Множественные изменения экспрессии пептидов и липидов, связанные с регенерацией нервной системы медицинской пиявки

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.

Аннотация взята из PubMed (NCBI) для цитируемой записи и приводится на языке оригинала. Авторитетной является версия в исходной публикации.

Аннотация оставлена без перевода, чтобы сохранить собственные формулировки авторов.

В экспериментах на ЦНС взрослых медицинских пиявок после механического повреждения нервов методами визуализирующей масс-спектрометрии, пептидомики и липидомики прослежены пространственно-временные изменения молекулярных профилей. В ганглиях обнаружены специфические липиды, включая каннабиноиды и ганглиозиды; агонисты рецепторов TRPV усиливали рост нейритов из пересечённого нерва, антагонисты блокировали его. Получены прямые доказательства роста уровня белков, которым, как полагают, принадлежит важная роль на ранних этапах развития нервной системы; данные позволяют предположить участие эндоканнабиноидов в регенерации через активацию TRPV пиявки и создают основу для функциональных тестов.

Узнайте, как это исследование связано с клинической практикой

Другие рецензируемые исследования в разделе «Геномика и протеомика».

• Leech Salivary Proteome and Transcriptome: 434 Deduced Protein Sequences — Liu Z, Tong X, Su Y, et al. (2019)
• Medicinal Leech Draft Genome — Anticoagulant Gene Survey — Kvist S, Manzano-Marín A, de Carle D, Trontelj P, Siddall ME (2020)
• Лечение пиявками (Hirudo medicinalis) ослабляет повреждения яичка, вызванные ишемией/реперфузией яичка, на экспериментальной модели у животных — Davoodi F et al. (2021)
• Новый антикоагулянтный белок из медицинской пиявки — Manuvera V et al. (2024)
• AIF-1 и RNASET2 играют комплементарные роли во врождённом иммунном ответе медицинской пиявки — Baranzini N et al. (2019)
• Антимикробные пептиды медицинской пиявки, не обладающие токсичностью, — перспективная альтернативная стратегия борьбы с патогенами, устойчивыми к антибиотикам — Grafskaia E et al. (2019)
• Структурные основы тромболитической активности дестабилазы медицинской пиявки — Marin E et al. (2023)
• Геном медицинской пиявки (Whitmania pigra) и сравнительное геномное исследование для поиска биологически активных веществ — Tong L et al. (2022)
• ЦНС медицинской пиявки как модель изучения экзосом во взаимодействии между микроглией и нейронами — Raffo-Romero A et al. (2018)
• Транскриптомное профилирование и первый анализ пространственной экспрессии генов-кандидатов в слюнной железе восточноазиатской медицинской пиявки Hirudo nipponia — Kim J et al. (2024)

Все исследования, проанализированные ASH →