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Die Musterbildung und Ossifikation des Säugetierskeletts erfordert die koordinierten Aktionen sowohl intrinsischer Knochenmorphogene als auch extrinsischer neurovaskulärer Signale, die temporal und räumlich wirken, um das Schicksal mesenchymaler Vorläuferzellen (MPC) zu steuern. Hier zeigen wir, dass die genetische Hemmung der Tropomyosin-Rezeptorkinase A (TrkA) sensorischen Nerveninnervation des sich entwickelnden Schädels zu einer vorzeitigen Schließung der Calvarialnaht führt, die mit einer Abnahme der Vermehrung der Naht-MPC und einer erhöhten Mineralisierung verbunden ist. In vitro induzieren Axone von peripheren afferenten Neuronen, die aus den dorsalen Wurzeln ganglien (DRGs) von Wildtyp-Mäusen stammen, die Vermehrung von MPC auf räumlich eingeschränkte Weise über einen löslichen Faktor, wenn sie in mikrofluidischen Kammern zusammen kultiviert werden. Eine vergleichende räumliche transkriptomische Analyse der Schädelnähte in vivo bestätigte eine positive Assoziation zwischen sensorischen Axonen und proliferierenden MPCs. Die SpatialTime-Analyse über die sich entwickelnde Naht offenbarte regionsspezifische Veränderungen in den Transkripten des Knochenmorphogenetischen Proteins (BMP) und des TGF-β-Signalwegs als Reaktion auf die Hemmung von TrkA. RNA-Sequenzierung von DRG-Zellkörpern nach direkter axonaler Ko-kultur mit MPC bestätigte die Veränderungen in den Transkripten des BMP/TGF-β-Signalwegs. Unter diesen replizierte der BMP-Inhibitor Follistatin-ähnliche 1 (FSTL1) zentrale Merkmale des neuralen Einflusses auf den Knochen, einschließlich mitogener und anti-osteogener Effekte durch die Hemmung der BMP/TGF-β-Signalübertragung. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass von sensorischen Nerven abgeleitete Signale, einschließlich FSTL1, dazu dienen, die Musterbildung des cranialen Knochens zu koordinieren, indem sie die Proliferation und Differenzierung von MPC im mesenchymalen Gewebe der Naht regulieren.
Tower et al. (Mon,) untersuchten diese Frage.