近日，國際著名雜志Current Biology在線刊登了賓夕法尼亞大學研究人員的最新研究成果,，文章中,，作者闡述了一個新的神經(jīng)損傷的動物模型揭示了一種名為Nmnat酶在神經(jīng)纖維修復和神經(jīng)保護過程中的關鍵作用。生物學家在成年的黑腹果蠅身上發(fā)現(xiàn)這種模型,。Nancy Bonini 說,，“我們使用果蠅的基本能力去了解在嚴重的損傷情況下，果蠅的神經(jīng)元是如何受損的,。Nancy Bonini是這項研究的主要作者,，也是賓夕法尼亞大學生物學教授。“我們的研究結果表明,，Nmnat酶可能是關鍵所在,。”
論文的第一作者是博士后研究員Yanshan Fang，同時賓夕法尼亞大學生物系博士后研究員Lorena Soares和研究技術員Xiuyin Teng和Melissa Geary對該論文也有貢獻,。
當神經(jīng)遭受嚴重的損傷時-可能是由穿透傷引起的,，比如說一根碎骨刺傷周圍的組織，神經(jīng)細胞上被稱為軸突的長突出部分會受損并且退化,。軸突的衰退通過叫做沃勒變性或類沃勒變性的過程而發(fā)生,，這是個活躍而有序的過程。
雖然消除受損神經(jīng)細胞的功能很重要,，但是生物學家們并不清楚管理這個過程的所有分子信號通道,。
Bonini的實驗室之前就關注慢性神經(jīng)退行性疾病，但是為了確定嚴重的軸突損傷和慢性神經(jīng)退化性疾病之間是否存在共同的機制,，他們轉向了嚴重神經(jīng)損傷研究,。他們首先尋找合適的神經(jīng)束作為研究對象,，并確定以成年蠅類的翅膀作為首選。
果蠅翅膀不僅透明且易于對長的神經(jīng)纖維進行觀察,，而且可以在不殺死果蠅的情況下對其進行切割以形成損傷,。從而，研究人員可在幾周內(nèi)觀察動物對神經(jīng)損傷的反應,。
通過多種試劑來操控果蠅的遺傳特性,，研究團隊發(fā)現(xiàn)，切斷翅膀神經(jīng)的果蠅發(fā)生了沃勒變性,。然后他們對Nmmat及其他被稱為WldS的蛋白質(zhì)的各種構型進行試驗以研究這些蛋白質(zhì)是否可終止該變性過程,。研究結果發(fā)現(xiàn)這兩種都可以顯著地延緩神經(jīng)變性。甚至一種其他的動物模型中并不見效的Nmnat也表現(xiàn)出對衰退的抑制,，只不過抑制程度少小,。
Bonini說，“這表明我們的實驗是非常靈敏的,，這種靈敏度可以幫助我們鑒定一些在防止神經(jīng)退化方面有溫和而重要功能的基因,。”
他們對翅膀神經(jīng)的研究還發(fā)現(xiàn)，退化的軸突萎縮,，先從距離神經(jīng)細胞主體最遠的軸突末端割裂,，模式和其他一些紊亂相類似。
通過更多的基因調(diào)整,，研究人員發(fā)現(xiàn),，當動物自身的Nmnat耗盡時，神經(jīng)的分裂方式就像是軸突被物理上切斷一樣,。而當Nmnat和其他的“營救”蛋白添加到這些基因改造過的果蠅時,，它們可能阻斷退化，這表明Nmnat酶對維護健康的軸突至關重要,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.cub.2012.01.065
PMC:
PMID:
A Novel Drosophila Model of Nerve Injury Reveals an Essential Role of Nmnat in Maintaining Axonal Integrity
Yanshan Fang, Lorena Soares, Xiuyin Teng, Melissa Geary, Nancy M. Bonini
Axons damaged by acute injury, toxic insults, or during neurodegenerative diseases undergo Wallerian or Wallerian-like degeneration, which is an active and orderly cellular process, but the underlying mechanisms are poorly understood . Drosophila has been proven to be a successful system for modeling human neurodegenerative diseases . In this study, we established a novel in vivo model of axon injury using the adult fly wing. The wing nerve highlighted by fluorescent protein markers can be directly visualized in living animals and be precisely severed by a simple wing cut, making it highly suitable for large-scale screening. Using this model, we confirmed an axonal protective function of WldS and nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (Nmnat) [3]. We further revealed that knockdown of endogenous Nmnat triggered spontaneous, dying-back axon degeneration in vivo. Intriguingly, axonal mitochondria were rapidly depleted upon axotomy or downregulation of Nmnat. The injury-induced mitochondrial loss was dramatically suppressed by upregulation of Nmnat, which also protected severed axons from degeneration. However, when mitochondria were genetically eliminated from axons, upregulation of Nmnat was no longer effective to suppress axon degeneration. Together, these findings demonstrate an essential role of endogenous Nmnat in maintaining axonal integrity that may rely on and function by stabilizing mitochondria.
