Vielfältige Veränderungen der Peptid- und Lipidexpression im Zusammenhang mit der Regeneration im Nervensystem des medizinischen Blutegels

BACKGROUND: The adult medicinal leech central nervous system (CNS) is capable of regenerating specific synaptic circuitry after a mechanical lesion, displaying evidence of anatomical repair within a few days and functional recovery within a few weeks. In the present work, spatiotemporal changes in molecular distributions during this phenomenon are explored. Moreover, the hypothesis that neural regeneration involves some molecular factors initially employed during embryonic neural development is tested. RESULTS: Imaging mass spectrometry coupled to peptidomic and lipidomic methodologies allowed the selection of molecules whose spatiotemporal pattern of expression was of potential interest. The identification of peptides was aided by comparing MS/MS spectra obtained for the peptidome extracted from embryonic and adult tissues to leech transcriptome and genome databases. Through the parallel use of a classical lipidomic approach and secondary ion mass spectrometry, specific lipids, including cannabinoids, gangliosides and several other types, were detected in adult ganglia following mechanical damage to connected nerves. These observations motivated a search for possible effects of cannabinoids on neurite outgrowth. Exposing nervous tissues to Transient Receptor Potential Vanilloid (TRPV) receptor agonists resulted in enhanced neurite outgrowth from a cut nerve, while exposure to antagonists blocked such outgrowth. CONCLUSION: The experiments on the regenerating adult leech CNS reported here provide direct evidence of increased titers of proteins that are thought to play important roles in early stages of neural development. Our data further suggest that endocannabinoids also play key roles in CNS regeneration, mediated through the activation of leech TRPVs, as a thorough search of leech genome databases failed to reveal any leech orthologs of the mammalian cannabinoid receptors but revealed putative TRPVs. In sum, our observations identify a number of lipids and proteins that may contribute to different aspects of the complex phenomenon of leech nerve regeneration, establishing an important base for future functional assays.

Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.

Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.

Am adulten Nervensystem des medizinischen Blutegels, das nach mechanischer Läsion spezifische synaptische Schaltkreise regeneriert, wurden molekulare Veränderungen mittels bildgebender Massenspektrometrie, Peptidomik und Lipidomik untersucht. Nach Nervenschädigung wurden in adulten Ganglien unter anderem Cannabinoide und Ganglioside nachgewiesen. TRPV-Agonisten förderten das Neuritenwachstum am durchtrennten Nerv, Antagonisten blockierten es. Die Autoren folgern, dass Proteine mit vermutlich wichtiger Rolle in frühen Stadien der Nervenentwicklung vermehrt auftreten und Endocannabinoide über Blutegel-TRPVs zur Regeneration beitragen dürften – eine Grundlage für künftige Funktionstests.

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