文摘
在人类和其他哺乳动物,神经视网膜不自发再生,能杀死视网膜的损伤视网膜神经元导致永久失明。与胚胎干细胞相比,诱导多能干细胞,穆勒和胚胎/胎儿视网膜干细胞,神经胶细胞提供了一个内在的再生策略在视网膜上的细胞来源。穆勒神经胶质放射状胶质细胞在视网膜,维持视网膜内稳态,缓冲与phototransduction相关离子通量,并形成视网膜内的血/视网膜屏障。在受伤或视网膜退化,穆勒神经胶质有助于gliotic反应和疤痕形成再生功能,但也显示不同的物种。在哺乳动物的视网膜,迄今取得的再生反应保持足够的潜在临床应用。激活JAK / STAT和MAPK信号,据EGF、fgf能促进增殖和调节神经胶质/神经性的开关。然而,实现临床相关性,额外的内在和外在因素,限制或促进再生反应的穆勒在哺乳动物的视网膜神经胶质必须确定。本文侧重于穆勒神经胶质和穆勒glial-derived干细胞在视网膜和脊椎动物系统发育差异模型,突出了一些当前进展的理解细胞再生反应的调节机制。
1。介绍
在人类和其他哺乳动物中,视网膜,像大多数其他地区的中枢神经系统(CNS),不会自发再生;视网膜损伤和神经退行性疾病,杀死了视网膜神经元导致永久失明。在世界范围内,超过12%的人年龄在40岁以上的有视力障碍或失明与年龄有关的黄斑退化和青光眼造成的,两个影响视网膜的神经退行性疾病(1,2]。随着平均寿命不断增加,炫目的神经退行性疾病的患病率增加降低生产力和生活质量和实施重大的经济和社会负担,个人、家庭和社会。目前治疗可以缓慢的进展和延迟视力丧失,但不能恢复失去的视力。因此,有越来越多的兴趣识别方法治疗视网膜再生。
各种干细胞包括胚胎干细胞(ESCs),诱导多能干细胞(万能),间充质干细胞,fetal-derived神经视网膜干细胞,目前正在调查视网膜神经元的再生和随后的移植(见评论(3- - - - - -10])。与基因编辑使用CRISPR / Cas9技术的进步和扩大的能力培养细胞在分化之前,ESCs等外在来源和细胞则是有前途的发展战略来纠正先前存在的体外遗传缺陷(11]。然而,有潜在的伦理问题使用ESCs或祖细胞胚胎或胎儿组织,使他们不太有吸引力的治疗再生。此外,外在干细胞需要外科移植和集成的新神经元到现有的电路。尽管视网膜通常是免疫组织特权,视网膜损伤和退行性疾病妥协/血视网膜屏障,允许进入免疫细胞(12- - - - - -15]。因此,移植疗法的长期生存能力可能还需要免疫抑制细胞的道。一种内在的视网膜干细胞将缓解问题的集成和免疫反应,提供了另一种策略来补充外在干细胞的使用。
穆勒神经胶质是有趣的候选人内在视网膜干细胞。穆勒神经胶质放射状胶质细胞在视网膜和生成相同的血统视网膜神经元。成熟的视网膜,穆勒神经胶质维持视网膜内稳态,缓冲与phototransduction相关离子通量,并形成视网膜内的血/视网膜屏障。尽管他们有助于gliotic反应和疤痕形成视网膜损伤后,穆勒神经胶质也显示再生功能,不同的物种。本文侧重于穆勒神经胶质和穆勒glial-derived干细胞在视网膜和脊椎动物的系统发育差异模型和当前进展的理解和利用再生反应。
2。视网膜结构和穆勒神经胶细胞的起源
视网膜是一层薄薄的神经组织位于眼后极的。它包含(a)光感受器(视杆细胞和视锥细胞),光刺激转换为神经信号,(b)三个主要类别的中间神经元(水平,无长突,双极细胞)执行初始信息处理,(c)穆勒神经胶质执行大量的支持功能,和(d)投射神经元(视网膜神经节细胞),延长轴突通过视神经和视束来传达视觉图像信息更高的大脑在处理中心(16- - - - - -18]。视网膜细胞组织在一个高度有序的层状结构(图1),它允许识别细胞类型的位置、形态和基因表达。视网膜是发育的中枢神经系统的一部分。血统分析表明,多功能视网膜祖细胞的胚胎视网膜神经上皮生成所有类型的视网膜神经元,以及穆勒神经胶质(16,19,20.]。除了它的重要性在视力,神经视网膜作为模型系统研究中枢神经系统,因为它是唯一的部分中枢神经系统以外的头盖骨和体内可以无创成像和功能测试。视网膜再生的过程概括视网膜发育的许多方面,具有类似的基因表达模式,细胞命运规范和神经发生的顺序。
3所示。穆勒神经胶质:视网膜再生干细胞的鱼
最初的穆勒神经胶细胞的干细胞特性的证据来自研究发现持续的神经发生和再生反应的细胞来源的视网膜的鱼。成熟视网膜的神经发生鱼的能力似乎是目的论的相关总体不确定的增长模式和相关的持续增长他们的眼睛。鱼眼睛增长的结果在很大程度上从一个通用扩张视网膜/拉伸,导致减少视网膜密度对于大多数类型的视网膜神经元内中央视网膜(21]。也有持续的神经发生,它发生在两个网站:(1)环形胚区(CGZ),在人口的视网膜祖细胞持续不断地增加新的神经元的同心圆视网膜边缘,和(2)中央视网膜,新棒不断地添加到现有的光感受器马赛克(22]。视网膜杆光感受器的神经发生鱼孵化后开始和持续一生23- - - - - -28),新杆光感受器产生人口慢慢扩散,PAX6-expressing祖细胞在内部核层(INL) [29日]。这些INL从穆勒神经胶质祖细胞出现,继续把他们迁移到外层视网膜杆前兆,后来分化成杆光感受器(26,28,29日]。持续的神经发生在视网膜的鱼似乎让穆勒神经胶质准备应对启动内在神经源性视网膜损伤的项目。
视网膜再生在鱼类研究了50多年了(30.- - - - - -34]。各种创伤、外科、神经毒性或光毒性的伤害被用来诱导再生神经发生,结果是完全叠层视网膜,尽管一些组织差异相对较小,恢复电路和功能(34- - - - - -39]。尽管多项研究报道集群mitotically活跃的细胞在视网膜损伤后的INL [40,41),新的视网膜细胞的来源直到2007年才确定为穆勒神经胶质(40- - - - - -42]。无论伤害模式,似乎有几个阶段视网膜的反应(43]。有一个初始,nonproliferative阶段发生在第一次受伤后2天,在此期间穆勒神经胶质的暂时性的上调表达中间丝,胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)、胶质增生的一个关键标志(44,45]。穆勒的gliotic反应神经胶质并不突出,随后,斑马鱼再生反应从最初开始,有限的穆勒神经胶质和代扩散池INL的穆勒glial-derived祖细胞(46- - - - - -49]。穆勒glial-derived祖细胞继续增殖,细胞分裂形成列跨视网膜层,伤后7天左右,分化成视网膜神经元(46,50- - - - - -52]。有趣的是,从神经胶质过多症为斑马鱼再生反应扩散至关重要,随着阻塞穆勒创伤性增殖的神经胶细胞,使用5 -氟尿嘧啶或吗啉代增殖细胞核抗原,对提高gliotic反应,导致强劲和持久upregulation GFAP和预防创伤性神经发生(45]。穆勒glial-derived祖细胞再生的能力都在受伤的视网膜神经细胞类型和恢复视觉引导的行为(34- - - - - -36,38,39,53- - - - - -58]。虽然早期研究表明,只有那些失去了的亚种群的神经元的初始损伤再生(49,59,60),最近的证据表明,甚至在局部损伤的情况下,一个细胞类型(如。,phototoxic injury to photoreceptors or N-methyl-D-aspartate (NMDA) injury to retinal ganglion cells], additional cell types can be produced [48]。
4所示。穆勒神经胶质,胶质增生和伤害响应在哺乳动物和鸟类
穆勒在温血动物,自发再生神经胶质不发生任何明显的体内,导致问题指定穆勒神经胶质作为视网膜干细胞在这些物种,特别是哺乳动物(64年]。在哺乳动物的视网膜,视网膜损伤的主要神经胶质反应是神经胶质过多症,它的特点是强劲upregulation GFAP、有限的(如果有的话)增殖,细胞肥大,胶质疤痕的形成(了65年,66年];参见[67年- - - - - -72年])。posthatch鸟类中,有一个更健壮的视网膜损伤反应,与神经胶质过多症伴有有限神经性反应,随年龄增长而下降64年,73年- - - - - -75年]。
穆勒神经胶质神经发生的证据已经证明了体内急性视网膜损伤后posthatch小鸡,老鼠,和鼠标(62年,64年,71年,73年- - - - - -77年),但需要操纵各种外生因素(见下文)或超表达神经源性或颈板基因等Ascl1a(78年,79年),Atoh7(80年,81年]。眼内注射的选择性神经毒素杀死光感受器或神经节/无长突细胞在成年啮齿动物的眼睛产生大量活性穆勒很少神经胶细胞增殖62年,82年]。增生性反应增强的眼内注入各种外在的生长因子,包括据,EGF, FGF1, FGF2,胰岛素在posthatch鸡(73年- - - - - -75年)和啮齿动物(62年,71年,83年,84年]。然而,神经源性能力的总体程度的哺乳动物或鸟类穆勒神经胶质较低,即使生长因子刺激,,在哺乳动物的视网膜,低数量的神经元细胞生成和大多数增殖祖细胞无法长期生存(62年]。更好的理解机制,促进增殖和神经性反应需要在临床相关的再生实现体内水平。
5。神经胶质过多症和神经发生的调节机制:JAK / STAT和MAPK信号
促进临床相关的再生水平从穆勒在哺乳动物或人类视网膜神经胶质需要抑制胶质增生和增强他们的增殖和神经性反应。多个信号分子及其下游信号转导级联调控涉及视网膜损伤和再生反应,包括切口(85年- - - - - -88年),肿瘤坏死因子-α(TNF -α)[89年转化生长因子β(TGF -β)[84年,90年- - - - - -92年)、胰岛素(70年,73年),midkine (MDKN) [93年- - - - - -95年),睫状神经营养因子(据)75年,92年,96年- - - - - -99年)、表皮生长因子(EGF)派生(62年,74年,84年,One hundred.,纤维母细胞生长因子(fgf) [62年,75年,101年,102年]。这些信号通路齐聚JAK / STAT (Janus激酶/信号传感器和转录激活剂)和MAPK增殖蛋白激酶信号转导级联(图2)。视网膜损伤刺激释放多种细胞因子和有丝分裂原,包括EGF、FGF1, FGF2,据,涉及的各个方面胶质激活和增生(103年- - - - - -106年]。然而,损伤后内源性生长因子和细胞因子的表达水平不足以促进重要的穆勒哺乳动物神经胶质增生。创伤性扩散可以增强眼内注入EGF, FGF1, FGF2,而且据各相互组合或单独或与胰岛素(62年,70年,73年- - - - - -75年,92年,98年,101年,107年]。所有这些因素可以激活细胞内信号转导级联通过JAK / STAT和/或MAPK信号通路。因此,检查这些信号通路激活与神经胶质过多症和视网膜再生在鱼类、鸟类和哺乳动物是很重要的开始理解的机制导致微分损伤反应。
细胞内通过JAK / STAT信号通路被激活的受体结合多种配体,包括细胞因子(例如,白细胞介素(108年],干扰素[109年),据110年]),生长因子(如表皮生长因子(111年],FGF [112年])和激素(生长激素(113年),刺激激素(促甲状腺素114年])。JAK / STAT信号,配体结合同源受体导致磷酸化receptor-associated JAK1/2,导致快速(几分钟后)磷酸化STAT3和延迟(数小时内)的磷酸化STAT1 [115年,116年]。磷酸化STAT3 (pSTAT3)和pSTAT1形式为或通过phosphotyrosyl肽形成互动的SH2 (Src同源性2)领域,导致核易位,绑定在共识DNA绑定序列TTCC (C / G) GGAA和目标基因的转录116年]。
据可以激活MAPK信号受体下游;然而激活MAPK信号通常发生的受体酪氨酸-激活下游多种配体,包括EGF、fgf,胰岛素。MAPK信号级联,结合信号配体的受体引起的一系列连续的磷酸化反应。每一步的级联可以由多个蛋白质,使级联多样化和复杂(见评论(117年,118年])。简而言之,磷酸化细胞因子受体的胞质域导致适配器分子招募的蛋白质激活RAS(鼠肉瘤癌基因),磷酸化皇家空军(迅速加速纤维肉瘤),磷酸化MAPK激酶(包括MAPK / ERK激酶1和2;也称为MEK1 / MEK2),这使磷酸化MAPKs,包括细胞外signal-regulated蛋白激酶(ERK) c-Jun-N-terminal激酶(物),和蛋白质38 (p38)。磷酸化MAPK把原子核和磷酸化多种转录因子激活靶基因的转录。
6。据激活JAK / STAT和神经胶质过多症
因素中可以激活JAK / STAT和MAPK信号,据在视网膜损伤反应中扮演多个角色,尤其是在激活gliotic穆勒神经胶细胞的反应。据穆勒表达是调节神经胶质在斑马鱼(各种视网膜损伤后98年),posthatch鸡(75年),和哺乳动物(103年,104年,106年,119年]。穆勒神经胶质的物种表达很少,如果有的话,GFAP没有损伤,神经退行性疾病,或其他的侮辱67年,120年,121年]。然而,眼内注入据斑马鱼的否则受伤的眼睛75年),posthatch鸡(92年],老鼠[99年),和老鼠115年)增加GFAP穆勒神经胶质,模仿gliotic响应(98年]。Upregulation GFAP的据由STAT3信号通过直接绑定的磷酸化STAT3 (pSTAT3)二聚体GFAP启动子(99年,122年,123年]。符合一个角色在神经胶质过多症,STAT3的表达也增加在穆勒神经胶质在斑马鱼(乌本苷或光致伤后47,98年穆勒,STAT3磷酸化也同样增加了损伤后神经胶质禽流感(75年和老鼠的视网膜124年,125年]。
7所示。JAK / STAT穆勒胶质增生和MAPK的监管
除了激活JAK / STAT信号损伤激活MAPK信号在穆勒在斑马鱼和小鼠神经胶质98年,126年]。各种生长因子,包括EGF、fgf和胰岛素,直接激活MAPK信号转导的下游酪氨酸-受体,而据通过激活MAPK激酶激活SHP2 / RAS(图2)[98年,127年,128年]。穿透性损伤后,组合治疗的胰岛素结合肝素结合EGF-like生长因子(HB-EGF;一个EGF-related但更强有力的有丝分裂原129年])或FGF2增加穆勒在斑马鱼视网膜神经胶质,扩散的影响减少抑制MAPK和JAK / STAT (74年,One hundred.,101年]。同样,在鸟类和老鼠视网膜,NMDA损伤增加活跃和pSTAT3穆勒神经胶质(74年,75年,115年]。增加了外源HB-EGF穆勒扩散神经胶质,FGF2,胰岛素,或据和FGF2的组合,在NMDA受伤,但没有受伤,视网膜75年]。虽然磷酸化ERK1/2和统计增加了这些因素,据/ FGF2的能力增加扩散穆勒glial-derived在NMDA受伤鸡视网膜祖细胞需要激活JAK / STAT (74年,130年]。同样,据的增殖的影响可以通过抑制封锁在受体水平的gp - 130 coreceptor或postreceptorally JAK2磷酸化或抑制STAT3二聚/核易位[75年,99年]。如果JAK / STAT信号介导神经胶质过多症和穆勒神经胶质反应扩散据或伤害,一个关键的问题是如何促进扩散穆勒glia-derived干细胞视网膜变性的政治学领域,也没有诱导神经胶质过多症。
8。穆勒神经胶细胞体外
尽管相似性鱼类、鸟类和哺乳动物的穆勒对外源性生长因子胶质反应,调制JAK / STAT和MAPK信号在哺乳动物的视网膜仍不足以刺激临床相关的再生反应。有证据表明,内在和外在机制有助于抑制神经源性/再生反应的穆勒在高等脊椎动物的视网膜神经胶质。虽然再生在鱼视网膜可以发生在生活中,有一个与年龄有关的增殖反应的下降穆勒神经胶质在啮齿动物(视网膜损伤和外源性促分裂原83年,131年]。在不同品系小鼠遗传背景,也有重大影响的穆勒神经胶细胞的增殖能力应对损伤和外源性生长因子,虽然特定的遗传因素尚未确定(132年]。因为眼内注射外源性因素能促进穆勒胶质增生,很可能没有足够内源性生长因子的水平。此外,还有可能另外,不明因素需要激活关键信号通路或积极抑制体内增殖和再生能力。与此一致的是,穆勒孤立的哺乳动物神经胶细胞体外增殖和神经性的潜力增加。这可能反映了更大的能力来操纵体外外生因素,以及切除穆勒从任何地方抑制性神经胶质的信号。因此,即使使用穆勒glial-derived祖细胞的最终目标是刺激神经原位再生,穆勒的使用主要神经胶质和永久细胞系增殖和提供了一个机会来检查机制更加可控条件下体外再生反应。
描述了几个穆勒胶质细胞系:ImM10,有条件地永生的穆勒从P10小鼠视网膜神经胶质61年,133年];MIO-M1,自发永生的穆勒从成人视网膜神经胶质134年];rMC-1,猿猴病毒40永生的穆勒从light-injured鼠视网膜神经胶质135年];从老鼠穆勒TR-MUL5,有条件地永生化神经胶质136年];穆勒MU-PH1,有条件地永生化神经胶质从丽江老鼠。直接比较复杂,不同的年龄和物种的起源、文化条件变量,分析了面板的基因在不同的研究。然而,在标准培养条件,至少一些基因表达典型的穆勒体内神经胶质(例如,波形蛋白,Sox2),以及巢蛋白,一个中间丝通常与神经干细胞相关联。只有rMC-1健壮GFAP表达,符合它的起源从light-injured视网膜135年],尽管一项研究也报道了低水平的GFAP免疫反应性在MIO-M1细胞(137年]。有人担心,致癌基因的超表达将从根本上改变身份和穆勒胶质细胞系的细胞反应。有条件地永生化细胞系,ImM10(老鼠)和TR-MUL5(老鼠),包含一个诱导,SV40T-antigen温度敏感,从而允许在适当的条件下消除致癌基因的表达。
有时间基本穆勒神经胶质细胞周期动力学的变化,最初增殖缓慢,甚至在含血清培养基(133年]。持续的文化之后,穆勒主要神经胶质越来越高度增殖,符合自然不减(133年,134年]。在前两周在文化、穆勒神经胶质改变形态和表达下调与胶质功能(如相关关键基因。谷氨酰胺合成酶(GS)、细胞retinaldehyde-binding蛋白质(CRALBP / RLBP1)] [138年]。我们观察到减少扩散ImM10细胞在无血清培养基与nonimmortalizing条件,虽然扩散率增加,使不灭和nonimmortalizing条件之间的差异减少高通道数(133年]。因此,仔细比较研究培养穆勒神经胶细胞与体内同行需要最终确认的确认机制调节扩散和神经源性能力。
不灭的穆勒可以诱导产生神经胶质细胞表达神经元基因(61年,134年,139年- - - - - -142年]。ImM10、MIO-M1 MU-PH1生成neurospheres针对特定生长因子,通常是一个组合的表皮生长因子(EGF)、纤维母细胞生长因子2 (FGF2),和/或胰岛素(图3 (b)),典型的视网膜祖细胞移植各种基因,包括Pax6和巢蛋白(61年,134年,137年,139年]。使用各种体外分化协议,穆勒glial-derived祖细胞从neurospheres将改变其形态类似于培养神经元,显示浓缩核和长,分支neurite-like流程(图3 (d))。Redifferentiated人类穆勒glial-derived大多数视网膜祖细胞表达标记细胞类型和已被证明对光线137年]。移植体外分化光感受器的穆勒glial-derived祖细胞部分恢复光响应在老鼠模型的快速光感受器变性,以增加的一波视网膜电流图(衡量光感受器功能)140年]。穆勒移植体外分化神经胶质鼠视网膜,视网膜神经节细胞药理耗尽后,部分恢复的负面暗阈值响应视网膜电流图(视网膜神经节细胞功能的一项指标)139年]。然而,尽管新生成的细胞的存在适当的板和一些与上游神经元突触形成的证据,这些新细胞未能轴突延伸到视神经或连接到大脑中的视觉中枢。分化范例报道,相对大量的细胞继续表达基因和保留神经胶质神经胶质形态。此外,生成神经元的数量相对较低,他们的形态不一致,基因表达谱尚未证明所需的所有基因的表达规范和功能成熟的个人视网膜细胞类型。
(一)
(b)
(c)
(d)
9。JAK / STAT和MAPK在穆勒在体外神经胶质
很少有系统的研究活动的特定的信号转导级联的穆勒在体外神经胶质。自激活JAK / STAT穆勒或MAPK信号传导神经胶质可以调节胶质增生和扩散,我们分析STAT3和MAPK通路的激活ImM10细胞免疫印迹。没有总STAT3的变化或pSTAT3 neurosphere或差异化的文化;出乎意料,尽管EGF和FGF2在球体的存在形成媒体,没有改变pERK1/2 neurospheres [143年]。相比之下,pERK1/2增加ImM10细胞分化条件尽管外源性EGF的缺席或FGF2 [143年]。然而,EGF和FGF2 mRNA水平调节ImM10分化培养的细胞(61年),这表明从内部因素产生激活这些细胞MAPK信号。
在新生儿视网膜的发展过程中,据提出了调节“分子开关”,促进胶质或神经细胞命运通过浓度依赖性激活STAT3与MAPK信号,分别是(144年,145年]。在鼠视网膜外植体P1和离解文化,据低浓度(< 50 ng / ml)增加细胞的数量表达神经元基因通过MAPK信号,而高浓度(100 ng / ml)增加表达神经胶质细胞的数量基因通过STAT3信号(144年]。抑制STAT3信号废除据镇压的感光标记在小鼠视网膜祖细胞培养146年,147年],而抑制MAPK信号破坏细胞的数量的增加表达神经元标记离解文化的新生大鼠视网膜处理低浓度的据144年]。
测试如果低水平的据可以促进神经发生ImM10细胞分化文化中,我们分析了基因表达后的低浓度据(20 ng / ml) (61年]。符合我们之前的研究中,与多个神经元类型相关的基因被发现在差异化的文化,包括光感受器(视紫红质,Opn1sw和Nr2e3),视网膜神经节细胞(Sncg L1Cam),双极细胞(Prkca)。然而,除了据不改变基因表达的整体模式或水平(143年]。此外,GFAP不是在分化中发现文化,要么有或没有据,这表明没有增强神经胶质过多症。令人惊讶的是,据并未改变磷酸化STAT3或ERK在ImM10细胞,反映出据未能激活JAK / STAT或MAPK信号。这些发现表明,ImM10细胞体外应对穆勒据不同神经胶细胞体内。一个可能的解释是,据的影响可能需要额外的细胞或细胞系的因素不存在。与这个想法一致,从牙髓干细胞治疗条件媒体受伤的老鼠视网膜调节视紫红质在体外表达,而处理条件媒体从穆勒纯化神经胶质不148年]。
JAK / STAT和MAPK信号通路与视网膜细胞命运的选择,增殖,gliotic肥大后可以激活视网膜损伤和多种生长因子包括EGF、HB-EGF, FGF2,胰岛素,据。JAK / STAT通路似乎调解有益(扩散)和有害(肥大/ gliotic)方面的损伤反应体内(图4)。ImM10细胞培养中我们发现MAPK激活增加的条件下,增加神经元基因表达符合MAPK信号传导的作用在调节神经细胞的命运胶质命运的选择。在哺乳动物的视网膜损伤,gliotic反应主导的再生反应,尽管可以提高再生反应的外源性生长因子和细胞因子激活JAK / STAT和MAPK信号。不幸的是,这种增强还不足以使再生支配神经胶质过多症。
10。其他机制
尽管激活JAK / STAT和MAPK信号,据EGF、fgf可以促进增殖和胶质/神经性的开关,这些信号转导途径并不孤立的行动。相反,它们功能的上下文中其他各种各样的细胞机制,导致在不同的上下文中的视网膜损伤的反应和再生。广泛讨论的所有细胞机制调节穆勒神经胶细胞的损伤和再生反应超出了本文的范围;最近的一些评论可以提供更多的信息22,64年,149年- - - - - -154年]。除了这两个角色在调节胶质增生和细胞命运规范,据也参与神经保护和轴突通过激活MAPK的产物,JAK / STAT和/或PI3K通路(phosphatidylinositol-3激酶)(155年- - - - - -159年]。重要的其他途径调节细胞周期再入和退出,神经胶质过多症,神经发生,穆勒和分化的神经胶质后视网膜损伤包括以下:切口(85年,87年,160年和WNT信号161年,162年];激活多种信号转导级联的TNF -α(87年,89年),TGF -β(163年),和BMP / SMADs [84年,91年,164年];细胞周期的调控ccnd1和p27(kip1)[83年,85年,165年];小分子核糖核酸(78年,166年- - - - - -168年];和视网膜发育的转录监管机构调节的影响,如颈板基因Ascl1a(79年,142年,162年)和神经源性基因Atoh7(80年,81年,141年]。因此,扩大我们的了解多个通路整合调节穆勒胶质的损伤和再生反应将持续进步的重要领域。
分析视网膜再生的鱼已经确定了各种信号分子及其下游信号转导级联,表明承诺加强穆勒神经胶质和保证持续研究的再生反应。一个有趣的,但是可以理解,分子扮演一个角色在斑马鱼视网膜神经发生和再生midkine (MDKN) [169年]。MDKN是肝素结合蛋白相互作用,直接或间接地与一些受体,包括碱性,含碘,切口,蛋白质酪氨酸phosphatase-zeta (PTP -),调节下游信号转导级联(94年,169年- - - - - -174年]。MDKN绑定,或结构相关pleiotrophin PTP -块其磷酸酶活性,导致增加磷酸化的酪氨酸-受体和底物和增效下游信号转导级联(94年]。在斑马鱼,MDKNa / MDKNb穆勒表达视网膜祖细胞和神经胶质后,调节视网膜损伤(93年,95年]。吗啉代抑制MDKNa降低扩散的穆勒glial-derived祖细胞和限制杆光感受器在斑马鱼(光损伤后的再生93年]。更知道MDKN在哺乳动物的视网膜,尽管它是棒光感受器光损伤后的神经保护老鼠(175年)和大鼠(176年]。我们发现Mdkn信使rna在ImM10调节细胞分化条件下体外(61年]。鉴于MDKN的多效性的影响及其潜在调节多个信号转导级联影响穆勒神经胶细胞的增殖和神经性反应,这将是有趣的组合效果评估MDKN JAK / STAT和生长因子刺激,MAPK或其他信号转导级联穆勒胶质增生和视网膜再生。
11。结论
穆勒神经胶质尤其吸引人的视网膜再生的细胞来源,因为他们内在的视网膜,提供潜在的原位再生神经元,而移植。尽管越来越多的研究显示的神经性潜力穆勒在哺乳动物的视网膜神经胶质,一定程度的再生反应足够的潜在临床应用还有待实现。考虑到整体温和的结果迄今为止,培养穆勒神经胶质似乎不太可能提供一个临床相关的路径生成足够大量的视网膜祖细胞移植。成功的再生策略使用移植更有可能建立在持续的进步产生视网膜祖细胞和神经元从其他来源,如诱导多能干细胞(3- - - - - -6,15,177年- - - - - -184年]。因此,研究的重要性,促进体外分化的穆勒神经胶质在于细胞环境的操作能力和分析细胞机制,规范再生反应。然而,有明确的证据表明,穆勒神经胶质扩散和基因表达的变化模式适应文化条件和穆勒的能力应对一些配体和神经胶质激活关键信号通路是不同的体外和体内。这引发了质疑在体外实验中能够概括的方方面面体内神经胶质损伤反应,体外研究结果将如何转化为体内促进再生。因此,谨慎是必要的在解释结果使用穆勒胶质细胞系。研究促进临床相关级别的穆勒从哺乳动物视网膜再生神经胶质将受益于使用更复杂的模型系统,如体外视网膜外植体和三维基质和包含多种视网膜细胞类型模型视网膜环境更好。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项工作是支持的,在某种程度上,由美国国立卫生研究院,R01-EY021792 (Deborah c . Otteson) T35-EY007088 (Krista m .海滩),和P20-EY007551(核心)和休斯顿大学的。作者感谢弥迦书Mesko-Smith,阿曼达·d·Gall博士和玛丽Guirguis专家技术援助。