Appendage regeneration in the amphipod crustacean parhyale hawaiensis
Authors: Κωνσταντινίδης Νικόλαος 
Published: September 2021

Η αναγέννηση αποτελεί μια φυσική διαδικασία για την αντιμετώπιση εξωτερικώνπροκλήσεων που απειλούν τη σωματική ακεραιότητα του οργανισμού. Πολλοίοργανισμοί αναγεννούν διαφορετικά μέρη του σώματός τους. Οι σαλαμάνδρεςαναγεννούν την ουρά και τα πόδια τους, τα καβούρια αναγεννούν τα άκρα τους, οιπλατυέλμινθες μπορούν να αναγεννήσουν οποιοδήποτε μέρος του σώματός τους, οιάνθρωποι αναγεννούν τμήμα του ήπατος κοκ. Η αναγεννητική ικανότητα ποικίλλειανάμεσα σε διαφορετικούς οργανισμούς. Υπάρχουν πολύ κοντινά είδη ζώων τα οποίαδιαφέρουν σημαντικά στην αναγεννητική τους ικανότητα. Για να καταλάβουμε πώςεπιτυγχάνεται η αναγέννηση και πώς εξελίχθηκε η αναγεννητική ικανότητα σταΜετάζωα, πρέπει να συλλέξουμε πληροφορίες από διαφορετικά είδη.Τα “κλασσικά” γενετικά συστήματα, όπως η Δροσόφιλα, ο νηματώδης C. elegansκαι το ποντίκι, παρουσιάζουν πολύ μικρή αναγεννητική ικανότητα. Αντίθετα, σεοργανισμούς στους οποίους παρατηρείται σημαντική αναγεννητική ικανότητα, όπωςστους αστερίες, στους πλατυέλμινθες, στα καρκινοειδή και στις σαλαμάνδρες, δενδιαθέτουμε ακόμα ανεπτυγμένα γενετικά εργαλεία για τη μελέτη της αναγέννησης.Τα τελευταία χρόνια ένα νέο πρότυπο γενετικό σύστημα – το καρκινοειδές Parhyalehawaiensis – έχει αναπτυχθεί, προσφέροντας νέες δυνατότητες για μελέτη τουφαινομένου της αναγέννησης. Ο Parhyale παρουσιάζει πλήρη αναγέννηση τωνάκρων εντός μίας εβδομάδας από την απόσπασή τους.Κύριος στόχος της διδακτορικής μου διατριβής ήταν η καθιέρωση του αμφιπόδουκαρκινοειδούς Parhyale hawaiensis ως μοντέλου για τη μελέτη της αναγέννησης. Σταπλαίσια της διδακτορικής μου διατριβής περιέγραψα τη διαδικασία της αναγέννησηςστον Parhyale. Στη συνέχεια, μελετήσα την προέλευση και την πλαστικότητα τωνπρογονικών κυττάρων που συμμετέχουν στην παραγωγή του νέου ιστού. Ακολούθως,μελέτησα την αναγέννηση των μυών, εντοπίζοντας έναν κυτταρικό τύπο που συμμετέχει στην αναγέννηση των μυών στον Parhyale.Αρχικά, έδειξα ότι ο Parhyale μπορεί και αναγεννά όλα τα άκρα του μέσα σε 5-8μέρες, αποκαθιστώντας όλους τους κυτταρικούς τύπους, όπως επιδερμίδα, νευρώνες και μύες. Διέκρινα πέντε στάδια στην αναγέννηση άκρων στον Parhyale: (α)Επούλωση της πληγής, (β) σχηματισμός βλαστήματος, (γ) μορφογένεση, (δ) αύξηση,(ε) αναγέννηση μυών.Διαφορετικά ζώα χρησιμοποιούν διαφορετικές στρατηγικές για να αναγεννήσουνμέρη του σώματός τους. Οι πλατυέλμινθες χρησιμοποιούν ολοδύναμα κύτταρα, ενώτα σπονδυλωτά χρησιμοποιούν διαφοροποιημένα προγονικά κύτταρα πουπαραμένουν δεσμευμένα στην αρχική τους ταυτότητα. Πραγματοποίησα ανάλυσηγενεαλογιών με χρήση μεταθετών στοιχείων και ανακάλυψα ότι τα προγονικάκύτταρα του Parhyale παραμένουν δεσμευμένα στην αρχική τους γενεαλογία καιβρίσκονται κοντά στον αναγεννώμενο ιστό. Η αναγέννηση, λοιπόν, στον Parhyaleομοιάζει σε αυτή των σπονδυλωτών και όχι των πλατυέλμινθων, όσον αφορά τηνπλαστικότητα των προγονικών κυττάρων.Ανακαλυψα επίσης ένα μεσοδερμικό τύπο κυττάρων που εκφράζει το μοριακό δείκτηPax3/7 στενά συνδεδεμένο με τις μυικές ίνες. Αυτά τα κύτταρα μοιάζουν σημαντικάμε τα μυικά δορυφορικά κύτταρα των σπονδυλωτών, γι’αυτό τα ονόμασα satellitelike cells. Κύτταρα ομόλογα των μυικών δορυφορικών κυττάρων δεν έιχαν βρεθείξανά σε μη χορδωτά.Τα δορυφορικά κύτταρα στα σπονδυλωτά συμμετέχουν στην αύξηση, επιδιόρθωσηκαι ομοιόσταση των μυών. Η συμμετοχή τους στην αναγέννηση διαφέρει ανάμεσαστα είδη. Με χρώση πολλαπλασιαζόμενων κυττάρων και πειράματα μεταμόσχευσης,έδειξα ότι αυτά τα κύτταρα στον Parhyale συμμετέχουν στο σχηματισμό τουβλαστήματος καθώς και στο σχηματισμό των μυών κατά την αναγέννηση.Τα αποτελέσματα της διατριβής μου καταδεικνύουν σημαντικές ομοιότητες στηδιαδικασία της αναγέννησης στα αρθρόποδα και τα σπονδυλωτά, προτείνονταςκοινούς κυτταρικούς μηχανισμούς παρόντες στον τελευταίο κοινό τους πρόγονο.Επίσης, η ανακάλυψη μυικών δορυφορικών κυττάρων στα αρθρόποδα υποδεικνύειτην πιθανή ύπαρξη μυικών δορυφορικών κυττάρων στον τελευταίο κοινό πρόγονοπρωτοστομίων και δευτεροστομίων. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι η ικανότητααναγέννησης μυών υπήρχε πριν την Κάμβρια περίοδο. Εναλλακτικά, η αναγέννησητων μυών μπορεί να εξελίχθηκε ανεξάρτητα στα δύο φύλα, χρησιμοποιώντας έναν ομόλογο κυτταρικό τύπο, τα μυικά δορυφορικά κύτταρα, ως πηγή τωναναγεννημένων μυων.