Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Reparation av skadade nervceller kan bero på interaktioner med
underlaget på vilket nervcellen ska växa
Charlotta Lindwall
Nervceller i det perifera nervsystemet har förmågan att återutväxa, regenerera, efter skada. En
fascinerande egenskap vid denna regeneration är nervcellens förmåga att göra val när den
navigerar de nybildade utskotten, axoner och dendriter, till sitt målorgan. En specialiserad
struktur, en tillväxtkon, finns i änden på de tillväxande utskotten och denna kontrollerar både
tillväxthastighet och riktning genom att svara på signaler från omgivningen. Denna
omgivning, den s.k. extracellulära matrixen (ECM) är en sammansättning av proteiner, vilka
har beståndsdelar som tillväxtkonen kan fästa vid. Vidhäftningen är viktig eftersom den
verkar översättas till en kraft som främjar tillväxt.
I många fall är tillväxtkonens vidhäftning ett resultat av en interaktion mellan ECM och en
familj receptorer som kallas integriner. Dessa integriner byggs upp av två delar, en alfa- och
en beta-del, vilka tillsammans bildar en receptor på cellens yta. Den yttre delen av receptorn
binder in till omgivningen och den inre delen verkar binda till cellens cytoskelett vilket gör att
cellens utskott kan förflytta sig. Inbindningen av receptorn tillhandahåller det ’ankare’ som
behövs för att cytoskelettet ska flytta cellen eller tillväxtkonen framåt. Integrinerna verkar
även ha en signalmekanism i cellen vilket kan resultera i aktivering av olika cellproteiner och
som i sin tur kan påverka cellens rörlighet.
De perifera nervernas cellkroppar ligger i strukturer som kallas dorsalrotsganglier, DRG, i
ryggraden. Fördelningen av integrin-subenheten beta1 i regenererande nervceller kan studeras
om dessa strukturer tas ut, i mitt fall från möss. Nervcellskropparna sitter tätt ihop och ett
enzym som bryter ned de molekyler som håller ihop cellerna används. Cellerna odlas i
plastskålar med ett medium som innehåller de näringsämnen cellerna behöver. När utväxten
är tillräcklig fixeras cellerna och färgas så att man i mikroskop kan studera den struktur som
är intressant. Detta gör man genom att använda sig av antikroppar som känner igen och binder
specifika strukturer (t.ex. integrin beta1). Antikropparna är i sin tur sammansatta med en
molekyl som lyser i fluoroscerande ljus och detta kan studeras i ett s.k. fluoroscensmikroskop.
Analys av integrin beta1 visade att den förekommer i punkter på utskott och tillväxtkoner.
Punkterna är i sin tur fördelade i aggregat som ser lite olika ut i olika celltyper. Det är känt att
integrin beta1 är viktig för återväxt av nervcellerna efter skada men riktigt hur detta går till
återstår att upptäcka. Under mitt arbete studerade jag ytterligare proteiner och huruvida de
kunde kopplas till fördelningen av integrin beta1. Det jag fann var att två av alfa-subenheterna
hade ett fördelningsmönster som liknade beta1-subenhetens, vilket innebär att åtminstone
dessa subenheter antagligen också har att göra med nervregeneration. Målet med studier av
denna typ av molekyler är förhoppningen att hitta en ledtråd till hur skadade nerver kan
repareras, inte bara i det perifera nervsystemet utan även i det centrala, d.v.s. hjärnan och
ryggraden.
Swedish official title: Distrubution av integrin beta1 i regenererande perifera neuron
Swedish credits: 20p
Supervisor: Per Ekström, Department of Animal Physiology
Submission date/time: 12/4/2000
Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Distribution of integrin beta1 in regenerating peripheral neurons
Charlotta Lindwall
Biology, Neurobiology
Autumn 2000
Abstract in English
The adhesive extracellular matrix structures surrounding peripheral neurons, known as endoneurial or
basal lamina tubes, are essential for nerve cell regeneration after injury. The extension of new axonal
sprouts during the regeneration is favoured by a family of heterodimeric cell surface receptors,
integrins, which are the objects of this study. The integrins mediate adhesion between growth cones
and their extracellular matrix surroundings, and this physical link gets translated into a ‘pulling’ force
which causes elongation of axons. Each integrin consists of two subunits, one alpha- and one betasubunit, which both may exist in a number of forms. The beta1-subunit is one of the best characterised
subunits to make contact between neural cells and components of the extracellular matrix surrounding
the cells, and was therefore the prime target of the investigation. Dissociated cells from mouse dorsal
root ganglia were cultured under various conditions and analysed with respect to beta1-subunit
distribution. The results showed that this subunit has a repetitive, aggregate pattern of distribution on
proximal parts of the axons and that the pattern within the aggregates is punctuate. In more distal parts
and in the growth cones themselves, the beta1-subunit was distributed more evenly but still punctuate.
Possible beta1-subunit colocalization with various alpha-subunits, aggregate substratum dependency,
influences from intracellular proteins and colocalization with actin filaments was also studied. The
results of this showed that the alpha1- and the alpha3-subunits display a distribution pattern similar to
that of the beta1-subunits and that the alpha1-subunit colocalized with the aggregation of the beta1subunits. The intracellular proteins analysed, did not show any colocalization with the beta1-subunits
and the beta1 aggregation pattern did not seem to be substratum dependent.
Abstract in Swedish
Distrubution av integrin beta1 i regenererande perifera neuron
De adhesiva strukturer som omger perifera neuron är nödvändiga för regeneration av nervceller efter
en skada. Tillväxten av axoner medieras bl.a. av en familj heterodimera cellyte-receptorer som kallas
integriner. Dessa integriner medierar adhesion mellan axoner och tillväxtkoner och deras omgivning
och den fysiska kopplingen översätts till en dragande kraft som bidrar till tillväxt. Integrinerna är
uppbyggda av två subenheter, en alfa- och en beta-subenhet, vilka båda förekommer i fler än en form.
Beta1-subenheten är en av de mest kända kontakts-mediatorerna mellan neurala celler och
komponenterna i det extracellulärmatrix som omger cellerna. Denna subenhet var därför det primära
objektet i min undersökning. Dissocierade celler från musens dorsalrots-ganglier odlades under olika
förhållanden inför distribution- och funktionsanalys av beta1-subenheten. De första resultaten visade
att denna subenhet har ett distinkt upprepat mönster i aggregat på axoner. Dessa aggregat är möjligtvis
klassiska 'focal contacts' eller så samlingar av 'point contacts'. Mer djupgående analys utfördes för att
visa en möjlig kolokalisation mellan beta1-subenheten och olika alfa-subenheter, aggregatens
beroende av underlaget, påverkan från intracellulära proteiner samt kolokalisation med aktinfilament.
Resultaten från dessa studier visade att alfa1- och alfa3-subenheterna hade ett mönster som liknade
beta1-subenheternas fördelning samt att alfa1-subenheten kolokaliserade med aggregeringen av beta1subenheten. De intracellulära proteiner samt aktinfilamenten som studerades, visade ej något
kolokalisation med beta1-subenheten och beta1-fördelningsmönstret verkade ej heller vara beroende
av underlaget.
