Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В неврологии , антероградная трассировка представляет собой метод исследования , который используется для отслеживания аксонального проекции от их источника ( тела клетки или сомов ) к их точке прекращения (The синапс ). Дополнительным методом является ретроградное отслеживание , которое используется для отслеживания нейронных связей от их завершения до их источника (то есть от синапса до тела клетки). [1] Оба антероградной и ретроградных методы трассировки основаны на визуализации биологического процесса от аксонов транспорта .

Методы антероградного и ретроградного отслеживания позволяют детально описывать проекции нейронов от одного нейрона или определенной популяции нейронов к их различным мишеням по всей нервной системе . Эти методы позволяют «картировать» связи между нейронами в определенной структуре (например, в глазу ) и целевыми нейронами в головном мозге. Многое из того, что в настоящее время известно о нейроанатомии соединений, было обнаружено с помощью методов антероградного и ретроградного отслеживания. [1]

Методы [ править ]

Существует несколько методов отслеживания проекций, исходящих из сомы в целевые области. Эти методы изначально основывались на прямой физической инъекции различных визуализируемых молекул- индикаторов (например, зеленого флуоресцентного белка , липофильных красителей или радиоактивно меченных аминокислот ) в мозг . Эти молекулы локально абсорбируются сомой (телом клетки) различных нейронов и транспортируются к терминалам аксонов , или они абсорбируются аксонами и транспортируются к соме нейрона. Другие молекулы-индикаторы позволяют визуализировать большие сети аксональных проекций, идущих от нейронов, подвергшихся воздействию индикатора. [1]

В последние годы были разработаны и внедрены вирусные векторы в качестве антероградных индикаторов для идентификации целевых областей проецирующихся нейронов. [2] [3]

Альтернативными стратегиями являются транссинаптические антероградные индикаторы, которые могут пересекать синаптическую щель, маркируя несколько нейронов внутри пути. Это также могут быть генетические или молекулярные индикаторы.

Недавно магнитно-резонансная томография (MEMRI), усиленная марганцем, была использована для отслеживания функциональных цепей в живом мозге, как это впервые сделали Расс Джейкобс, [4] Робиа Полллер [5] Алан Корецкий и Элейн Биэр . [6] Ион Mn 2+ дает гиперинтенсивный сигнал на T 1- взвешенной МРТ и, таким образом, служит контрастным агентом. Mn 2+ поступает через зависимые от напряжения кальциевые каналы, попадает во внутриклеточные органеллы и транспортируется эндогенной нейрональной транспортной системой, включая кинезин-1, накапливаясь в отдаленных местах. [7]Статистическое параметрическое картирование накопления Mn на покадровых изображениях дает подробную информацию не только о нейронных схемах, но и о динамике транспорта внутри них, а также о расположении дистальных связей. [8] Этот подход позволяет получить информацию о цепях мозга живых животных.

Генетические индикаторы [ править ]

(см. также отслеживание вирусных нейронов )

Чтобы отследить проекции из определенной области или клетки, генетическая конструкция, вирус или белок может быть локально инъецирована, после чего ее можно транспортировать антероградно. Вирусные индикаторы могут пересекать синапсы и могут использоваться для отслеживания связи между областями мозга во многих синапсах. Примеры вирусов, используемых для антероградного отслеживания, описаны Кайперсом. [9] Наиболее известны вирус простого герпеса типа 1 (ВПГ) и рабдовирусы . [9] HSV использовался для отслеживания связей между мозгом и желудком, чтобы исследовать области мозга, участвующие в висцеро-сенсорной обработке. [10] В другом исследовании использовались вирусы простого герпеса 1 и 2 типа для изучения оптического пути.: путем инъекции вируса в глаз был визуализирован путь от сетчатки к мозгу. [11]

Вирусные индикаторы используют рецептор клетки-хозяина для прикрепления к ней, а затем подвергаются эндоцитозу . Например, HSV использует рецептор нектина, а затем подвергается эндоцитозу. После эндоцитоза низкий pH внутри везикулы снимает оболочку вириона, после чего вирус готов к транспортировке в тело клетки. Было показано, что pH и эндоцитоз имеют решающее значение для заражения клетки вирусом простого герпеса. [12] Было показано, что транспорт вирусных частиц по аксону зависит от микротрубочкового цитоскелета . [13]

Молекулярные трассеры [ править ]

Также существует группа индикаторов, которые состоят из белковых продуктов, которые могут поглощаться клеткой и транспортироваться через синапс в следующую клетку. Агглютинин зародышей пшеницы (WGA) и лейкоагглютинин Phaseolus vulgaris [14] являются наиболее известными индикаторами, однако они не являются строго антероградными индикаторами: особенно известно, что WGA транспортируется как антероградно, так и ретроградно. [15] WGA проникает в клетку путем связывания с олигосахаридами , а затем поглощается посредством эндоцитоза через кавеолозависимый путь. [16] [17]

Другими антероградными индикаторами, широко используемыми в нейроанатомии, являются биотинилированные декстранамины (BDA), также используемые в ретроградном отслеживании .

Неполный список исследований с использованием этой техники [ править ]

Техника антероградного отслеживания в настоящее время широко используется в исследованиях. Ниже приводится неполный список исследований, в которых использовались методы антероградного отслеживания:

  • Деллер Т., Науманн Т., Фротчер М. (ноябрь 2000 г.). «Ретроградное и антероградное отслеживание в сочетании с идентификацией передатчика и электронной микроскопией». Журнал методов неврологии . 103 (1): 117–26. DOI : 10.1016 / S0165-0270 (00) 00301-0 . PMID  11074101 .
  • Крессель М (апрель 1998 г.). «Амплификация тирамида позволяет антероградное отслеживание с помощью лектинов, конъюгированных с пероксидазой хрена, в сочетании с одновременной иммуногистохимией» . Журнал гистохимии и цитохимии . 46 (4): 527–33. DOI : 10.1177 / 002215549804600413 . PMID  9575040 . Архивировано из оригинала на 2013-04-15.
  • Хаберл М.Г., Виана да Силва С., Гость Дж. М., Джинджер М., Ганем А., Мюлле С., Оберлендер М., Конзельманн К. К., Фрик А. (апрель 2014 г.). «Антероградный вектор вируса бешенства для крупномасштабной реконструкции трехмерной морфологии нейронов с высоким разрешением» . Структура и функции мозга . 220 (3): 1369–79. DOI : 10.1007 / s00429-014-0730-Z . PMC  4409643 . PMID  24723034 .
  • Чемберлен Н.Л., Дю Би, де Лакаль С., Сапер С.Б. (май 1998 г.). «Рекомбинантный аденоассоциированный вирусный вектор: использование для экспрессии трансгена и отслеживания антероградного тракта в ЦНС» . Исследование мозга . 793 (1–2): 169–75. DOI : 10.1016 / s0006-8993 (98) 00169-3 . PMC  4961038 . PMID  9630611 .
  • Luppi PH, Fort P, Jouvet M (ноябрь 1990 г.). «Ионтофоретическое применение неконъюгированной субъединицы холерного токсина B (CTb) в сочетании с иммуногистохимией нейрохимических веществ: метод идентификации медиатора ретроградно меченых нейронов». Исследование мозга . 534 (1-2): 209-24. DOI : 10.1016 / 0006-8993 (90) 90131-Т . PMID  1705851 .

См. Также [ править ]

  • Ретроградная трассировка
  • Отслеживание вирусных нейронов

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Дейл Пёрвс; Джордж Дж. Августин; Дэвид Фицпатрик; Уильям С. Холл; Энтони-Самуэль Ламантия; Джеймс О. Макнамара; Леонард Э. Уайт, ред. (2008). Неврология (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Синауэр. стр.  16 -18 (857 общего количества). ISBN 978-0-87893-697-7.
  2. ^ О SW, Харрис Дж. А., Нг Л., Уинслоу Б., Каин Н., Михалас С. и др. (Апрель 2014 г.). «Мезомасштабный коннектом мозга мыши» . Природа . 508 (7495): 207–14. Bibcode : 2014Natur.508..207O . DOI : 10,1038 / природа13186 . PMC 5102064 . PMID 24695228 .  
  3. ^ Хаберла М.Г., Виан да Силва S, Гость JM, имбирь М, Гханет А, Mulle С, Оберлендером М, Концельман К.К., Фрик А (апрель 2014). «Антероградный вектор вируса бешенства для крупномасштабной реконструкции трехмерной морфологии нейронов с высоким разрешением» . Структура и функции мозга . 220 (3): 1369–79. DOI : 10.1007 / s00429-014-0730-Z . PMC 4409643 . PMID 24723034 .  
  4. ^ Pautler RG, Mongeau R, Jacobs RE (июль 2003). «Прослеживание транссинаптического тракта in vivo из полосатого тела и миндалины мышей с использованием МРТ с усилением марганца (MEMRI)». Магнитный резонанс в медицине . 50 (1): 33–9. DOI : 10.1002 / mrm.10498 . PMID 12815676 . 
  5. ^ Паутлер Р.Г., Сильва А.С., Корецкий А.П. (ноябрь 1998 г.). «Отслеживание нейронального тракта in vivo с использованием магнитно-резонансной томографии с усилением марганца». Магнитный резонанс в медицине . 40 (5): 740–8. DOI : 10.1002 / mrm.1910400515 . PMID 9797158 . 
  6. ^ Bearer EL, Falzone TL, Zhang X, Biris O, Расин A, Jacobs RE (2007). «Роль нейрональной активности и кинезина в отслеживании тракта с помощью МРТ с усилением марганца (MEMRI)» . NeuroImage . 37 Дополнение 1: S37–46. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2007.04.053 . PMC 2096707 . PMID 17600729 .  
  7. ^ Medina CS, Biris O, Falzone TL, Zhang X, Циммерман AJ, Знаменосец EL (январь 2017). «2+ нарушается делецией KLC1, субъединицы обычного двигателя на основе микротрубочек кинезина» . NeuroImage . 145 (Pt A): 44–57. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2016.09.035 . PMC 5457905 . PMID 27751944 .  
  8. ↑ Bearer EL, Manifold-Wheeler BC, Medina CS, Gonzales AG, Chaves FL, Jacobs RE (октябрь 2018 г.). «Изменения функциональной схемы в стареющем мозге и влияние мутировавшего выражения APP» . Нейробиология старения . 70 : 276–290. DOI : 10.1016 / j.neurobiolaging.2018.06.018 . PMC 6159914 . PMID 30055413 .  
  9. ^ a b Kuypers HG, Ugolini G (февраль 1990 г.). «Вирусы как транснейрональные трассеры». Тенденции в неврологии . 13 (2): 71–5. DOI : 10.1016 / 0166-2236 (90) 90071-H . PMID 1690933 . 
  10. ^ Rinaman L, Schwartz G (март 2004). «Антероградное транснейрональное вирусное отслеживание центральных висцеросенсорных путей у крыс» . Журнал неврологии . 24 (11): 2782–6. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.5329-03.2004 . PMC 6729508 . PMID 15028771 .  
  11. ^ Norgren RB, McLean JH, Bubel HC, блуждать, Bernstein DI, Леман MN (март 1992). «Антероградный транспорт HSV-1 и HSV-2 в зрительной системе». Бюллетень исследований мозга . 28 (3): 393–9. DOI : 10.1016 / 0361-9230 (92) 90038-Y . PMID 1317240 . 
  12. ^ Никола А. В., Макэвой А. М., Straus SE (май 2003 г.). «Роль эндоцитоза и низкого pH в проникновении вируса простого герпеса в клетки яичников HeLa и китайского хомячка» . Журнал вирусологии . 77 (9): 5324–32. DOI : 10,1128 / JVI.77.9.5324-5332.2003 . PMC 153978 . PMID 12692234 .  
  13. ^ Kristensson K, Lycke E, Röyttä M, Svennerholm B, Vahlne A (сентябрь 1986). «Невритный транспорт вируса простого герпеса в сенсорных нейронах крыс in vitro. Влияние веществ, взаимодействующих с функцией микротрубочек и аксональным потоком [нокодазол, таксол и эритро-9-3- (2-гидроксинонил) аденин]» . Журнал общей вирусологии . 67 (Pt 9) (9): 2023–8. DOI : 10.1099 / 0022-1317-67-9-2023 . PMID 2427647 . 
  14. ^ Smith Y, Хазрати LN, Родитель A (апрель 1990). «Эфферентные проекции субталамического ядра у беличьей обезьяны, изученные методом антероградного отслеживания PHA-L». Журнал сравнительной неврологии . 294 (2): 306–23. DOI : 10.1002 / cne.902940213 . PMID 2332533 . 
  15. ^ Damak S, Mosinger B, Margolskee РФ (октябрь 2008). «Транссинаптический транспорт агглютинина зародышей пшеницы, экспрессируемого в подмножестве вкусовых клеток типа II трансгенных мышей» . BMC Neuroscience . 9 : 96. DOI : 10,1186 / 1471-2202-9-96 . PMC 2571104 . PMID 18831764 .  
  16. ^ Бродуэлла RD, Балин BJ (декабрь 1985). «Эндоцитарные и экзоцитарные пути нейронального секреторного процесса и транс-синаптический перенос агглютинина-пероксидазы зародышей пшеницы in vivo». Журнал сравнительной неврологии . 242 (4): 632–50. DOI : 10.1002 / cne.902420410 . PMID 2418083 . 
  17. ↑ Гао X, Ван Т, Ву Би, Чен Дж, Чен Дж, Юэ Y, Дай Н, Чен Х, Цзян X (декабрь 2008 г.). «Квантовые точки для отслеживания клеточного транспорта наночастиц, функционализированных лектином». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 377 (1): 35–40. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2008.09.077 . PMID 18823949 .