Радиальная глиальная клетка | |
---|---|
Экспрессия рецептора G-CSF четко очерчивает клетки радиальной глии в эмбриональном мозге мыши. Из Kirsch et al., 2008. [1] | |
Подробности | |
Идентификаторы | |
латинский | gliocytus radialis |
TH | H3.11.08.3.01098 |
Анатомические термины микроанатомии |
Радиальные глиальные клетки или радиальные глиальные клетки-предшественники ( RGP ) представляют собой клетки-предшественники биполярной формы , которые ответственны за производство всех нейронов в коре головного мозга . RGP также продуцируют определенные линии глии , включая астроциты и олигодендроциты . [2] [3] [4] Их клеточные тела ( соматы ) находятся в зоне эмбрионального желудочка , которая находится рядом с развивающейся желудочковой системой .
Во время развития новорожденные нейроны используют радиальную глию в качестве каркаса , путешествуя по радиальным глиальным волокнам , чтобы достичь своего конечного пункта назначения. [3] [5] Несмотря на различные возможные судьбы радиальной глии, с помощью клонального анализа было продемонстрировано , что судьба большинства радиальных глий ограничена, унипотентна или мультипотентна . Радиальная глия может быть обнаружена во время нейрогенной фазы у всех позвоночных (изучено на сегодняшний день). [6]
Термин «радиальная глия» относится к морфологическим характеристикам этих клеток, которые были впервые обнаружены, а именно к их радиальным отросткам и их сходству с астроцитами , другим членом семейства глиальных клеток. [7]
Структура [ править ]
Мюллер глия [ править ]
Мюллерова глия - это радиальные глиальные клетки, которые присутствуют как в развивающейся, так и во взрослой сетчатке . Как и в коре , мюллерова глия имеет длинные отростки, охватывающие всю ширину сетчатки, от базального слоя клеток до апикального слоя. Однако, в отличие от кортикальной радиальной глии, мюллерова глия не появляется в сетчатке до тех пор, пока не произойдут первые раунды нейрогенеза . Исследования показывают, что мюллерова глия может дедифференцироваться на легко делящихся нейральных предшественников в ответ на повреждение. [8]
Характеристики, которые действительно отличает Мюллерову глию от лучевой глии в других областях мозга, - это ее оптические свойства. Большая часть сетчатки на самом деле в значительной степени рассеивает свет , что позволяет предположить, что глия Мюллера служит основным волокном, ответственным за передачу света к фоторецепторам в задней части сетчатки. Свойства, которые помогают мюллеровской глии выполнять эту функцию, включают ограниченное количество митохондрий (которые очень светорассеивают), а также особое расположение внутренних белковых нитей. [8]
Мюллерова глия является преобладающим типом макроглии в сетчатке, поэтому они берут на себя многие из поддерживающих функций, которые астроциты и олигодендроциты обычно выполняют в остальной части центральной нервной системы . [8]
Бергманн глия [ править ]
Глия Бергмана (также известная как радиальные эпителиальные клетки, эпителиальные клетки Гольджи или радиальные астроциты) - это униполярные астроциты, происходящие из радиальной глии, которые тесно связаны с клетками Пуркинье в мозжечке . [9] Поскольку глия бергмана, по-видимому, сохраняется в мозжечке и выполняет многие из функций, характерных для астроцитов, их также называют «специализированными астроцитами». [8] Глия Бергмана имеет несколько радиальных отростков, которые проходят через молекулярный слой коры мозжечка и заканчиваются на пиальной поверхности в виде луковичного конца стопы. [10] Глиальные клетки Бергмана помогают в миграциигранулярные клетки , направляющие мелкие нейроны от внешнего гранулярного слоя до внутреннего гранулярного слоя вдоль их обширных радиальных отростков. [11] [12] Помимо своей роли в раннем развитии мозжечка, глия Бергмана также необходима для обрезки синапсов . [13] После гибели клеток Пуркинье, вызванной повреждением ЦНС, глия Бергмана претерпевает обширные пролиферативные изменения, чтобы заменить потерянные или поврежденные ткани в процессе, известном как глиоз . [14] [15]
Развитие [ править ]
Радиальные глиальные клетки возникают в результате трансформации нейроэпителиальных клеток, которые формируют нервную пластинку во время нейрогенеза в раннем эмбриональном развитии . [7] [8] Этот процесс опосредуется подавлением экспрессии белков, связанных с эпителием (например, плотных контактов ), и повышающей регуляцией глиальных специфических функций, таких как гранулы гликогена , переносчик глутамата аспартата астроцитов (GLAST) , промежуточный филамент виментин и, в некоторых случаях, включая человека, глиальный фибриллярный кислотный белок (GFAP). [6]
После этого перехода радиальная глия сохраняет многие из исходных характеристик нейроэпителиальных клеток, включая их апикально-базальную полярность , их положение вдоль боковых желудочков развивающейся коры и фазовую миграцию их ядер в зависимости от их расположения в клеточном цикле ( названный «межкинетическая ядерная миграция»). [8] [16]
Функция [ править ]
Прародители [ править ]
Радиальная глия теперь признана ключевыми клетками-предшественниками в развивающейся нервной системе. На поздних стадиях нейрогенеза радиальные глиальные клетки делятся асимметрично в желудочковой зоне , генерируя новую радиальную глиальную клетку, а также постмитотический нейрон или дочернюю клетку промежуточного предшественника (IPC). Промежуточные клетки-предшественники затем симметрично делятся в субвентрикулярной зоне с образованием нейронов. [16] Местные факторы окружающей среды, такие как Notch и фактор роста фибробластов.(FGF) передача сигналов, период развития и различные способности радиальной глии реагировать на сигналы окружающей среды, как было показано, влияют на тип производных радиальной глии и дочерних клеток радиальной глии, которые будут продуцироваться. Передача сигналов FGF и Notch регулирует пролиферацию радиальной глии и скорость нейрогенеза, который влияет на увеличение площади поверхности коры головного мозга и ее способность образовывать поверхностные извилины, известные как извилины (см. Гирификация ). [8] [17] [18] Радиальные глиальные клетки демонстрируют высокий уровень транзиторной активности кальция, которая передается между RGC в желудочковой зоне и по радиальным волокнам двунаправленно к / от кортикальной пластинки. [19] [20] Считается, что активность кальция способствует пролиферации RGC и может участвовать в радиальной коммуникации до того, как синапсы появятся в мозге. Кроме того, недавние данные свидетельствуют о том, что сигналы из внешней сенсорной среды также могут влиять на пролиферацию и нейральную дифференцировку радиальной глии. [8] [21]
По завершении кортикального развития большая часть радиальной глии теряет свое прикрепление к желудочкам и мигрирует к поверхности коры, где у млекопитающих большинство из них становится астроцитами в процессе глиогенеза . [16]
Хотя было высказано предположение, что радиальная глия, скорее всего, дает начало олигодендроцитам посредством образования клеток-предшественников олигодендроцитов (OPCs), и OPCs могут быть получены из радиальных глиальных клеток in vitro , необходимы дополнительные доказательства, чтобы сделать вывод о том, происходит ли также этот процесс. в развивающемся мозге. [16] [22]
Недавно также была обнаружена радиальная глия, которая генерирует исключительно нейроны верхнего слоя коры. [7] Так как верхние корковые слои значительно расширились в последнее время и связаны с обработкой информации и мышлением более высокого уровня, лучевая глия считается важными медиаторами эволюции мозга. [23]
Схема миграции [ править ]
Лучше всего охарактеризованная и первая широко принятая функция радиальной глии - это их роль в качестве каркаса для миграции нейронов в коре головного мозга и мозжечка . Эту роль можно легко визуализировать с помощью электронного микроскопа или покадровой микроскопии с высоким разрешением , с помощью которой можно увидеть нейроны, плотно обернутые вокруг радиальной глии, когда они проходят вверх через кору. [7] Дополнительные данные свидетельствуют о том, что многие нейроны могут перемещаться между соседними радиальными глиальными волокнами во время миграции. [8]
В то время как миграция возбуждающих нейронов в основном радиальная , тормозящая, ГАМКергические нейроны , как было показано, претерпевают тангенциальную миграцию . Тангенциально мигрирующие нейроны, по-видимому, также инициируют контакт с радиальными глиальными волокнами в развивающейся коре головного мозга хорьков, вовлекая радиальные глиальные клетки в обе эти формы миграции. [8]
Поскольку радиальная глия, по-видимому, дифференцируется на поздних этапах развития спинного мозга, около начала глиогенеза, неясно, участвуют ли они в нейрогенезе спинного мозга или в миграции. [7]
Компартментализация [ править ]
Радиальная глия также участвует в формировании границ между различными аксональными трактами и областями белого вещества мозга. [7] [24]
Клиническое значение [ править ]
Поскольку радиальная глия служит в качестве первичных нейральных и глиальных предшественников в головном мозге, а также имеет решающее значение для правильной миграции нейронов, дефекты функции лучевой глии могут иметь глубокие последствия для развития нервной системы.
Мутации в любом Lis1 или Nde1, эфирные белки для радиальной глиальной дифференцировки и стабилизации, вызывает связанное с развитием нервной системы заболевания Лиссэнцефалии и microlissencephaly (который буквально перевести на «гладкий мозг»). Для пациентов с этими заболеваниями характерно отсутствие корковых складок ( борозд и извилин ) и уменьшенный объем головного мозга. В крайних случаях лизэнцефалия приводит к смерти через несколько месяцев после рождения, в то время как пациенты с более легкими формами могут испытывать умственную отсталость, трудности с равновесием, двигательный и речевой дефицит и эпилепсию . [7]
Смерть нервных клеток-предшественников недавно была связана с вирусом Зика, переносимым комарами . [25] Эпидемиологические данные указывают на инфекцию эмбриона в течение первых двух триместров беременности имеет потенциал , чтобы вызвать у плода врожденных дефектов и микроцефалии , [26] , возможно , из - за смерти клеток - предшественников. Кроме того, мутации в генах, связанных с микроцефалией, которые кодируют такие белки, как WDR62, могут привести к истощению радиальной глии во время развития мозга, что в конечном итоге приводит к уменьшению размера мозга и умственным отклонениям. [27]
История [ править ]
Камилло Гольджи , используя свою технику окрашивания серебром (позже названную методом Гольджи ), впервые в 1885 году описал радиально ориентированные клетки, простирающиеся от центрального канала до внешней поверхности спинного мозга эмбриона цыпленка [28].
Затем, используя метод Гольджи, Джузеппе Маджини изучил кору головного мозга плода млекопитающих в 1888 году, подтвердив аналогичное присутствие удлиненных радиальных клеток в коре (также описанных Келликером непосредственно перед ним) и наблюдая «различные варикозные расширения или опухоли» на лучевых волокнах. . Заинтригованный, Маджини также заметил, что размер и количество этих варикозных расширений увеличивались позже в развитии и отсутствовали во взрослой нервной системе. Основываясь на этих выводах, Маджини предположил, что эти варикозные болезни могут быть причиной развития нейронов. Используя комбинированный метод окрашивания Гольджи и гематоксилин , Маджини смог идентифицировать эти варикозные расширения как клетки, некоторые из которых были очень тесно связаны с радиальными волокнами. [28]
Дополнительные ранние работы, которые были важны для выяснения идентичности и функции радиальной глии, были завершены Рамоном-и-Кахалем , который первым предположил, что радиальные клетки были типом глии из-за их сходства с астроцитами; [7] и Вильгельм Хис , который также предложил идею, что растущие аксоны могут использовать радиальные клетки для ориентации и руководства во время развития. [28]
Несмотря на начальный период интереса к радиальной глии, об этих клетках было получено мало дополнительной информации, пока около 60 лет спустя не стали доступны электронный микроскоп и иммуногистохимия . [28]
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Kirsch F, Krüger C, Schneider A (март 2008 г.). «Рецептор гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (G-CSF) экспрессируется в радиальной глии во время развития нервной системы» . Биология развития BMC . 8 : 32. DOI : 10,1186 / 1471-213X-8-32 . PMC 2329616 . PMID 18371196 .
- ^ Битти, R; Хиппенмейер, S (декабрь 2017 г.). «Механизмы прогрессирования клонов клеток-предшественников радиальной глии» . Письма FEBS . 591 (24): 3993–4008. DOI : 10.1002 / 1873-3468.12906 . PMC 5765500 . PMID 29121403 .
- ^ a b Ракич П. (октябрь 2009 г.). «Эволюция неокортекса: взгляд из биологии развития» . Обзоры природы. Неврология . 10 (10): 724–35. DOI : 10.1038 / nrn2719 . PMC 2913577 . PMID 19763105 .
- ^ Noctor SC, Flint AC, Вайсман TA, Dammerman RS, Кригштейн AR (февраль 2001). «Нейроны, происходящие из радиальных глиальных клеток, устанавливают радиальные единицы в неокортексе». Природа . 409 (6821): 714–20. Bibcode : 2001Natur.409..714N . DOI : 10.1038 / 35055553 . PMID 11217860 . S2CID 3041502 .
- ^ Rakic P (май 1972). «Способ миграции клеток к поверхностным слоям неокортекса эмбриона обезьяны». Журнал сравнительной неврологии . 145 (1): 61–83. DOI : 10.1002 / cne.901450105 . PMID 4624784 . S2CID 41001390 .
- ^ a b Малатеста П., Аполлони I, Кальцолари Ф (январь 2008 г.). «Радиальная глия и нервные стволовые клетки». Исследования клеток и тканей . 331 (1): 165–78. DOI : 10.1007 / s00441-007-0481-8 . PMID 17846796 . S2CID 1903664 .
- ^ a b c d e f g h Барри Д. С., Пакан Дж. М., Макдермотт К. В. (январь 2014 г.). «Радиальные глиальные клетки: ключевые организаторы в развитии ЦНС». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 46 : 76–9. DOI : 10.1016 / j.biocel.2013.11.013 . hdl : 2262/68379 . PMID 24269781 .
- ^ a b c d e f g h i j Sild M, Ruthazer ES (июнь 2011 г.). «Радиальная глия: прародитель, путь и партнер». Невролог . 17 (3): 288–302. DOI : 10.1177 / 1073858410385870 . PMID 21558559 . S2CID 1817598 .
- ^ Verkhratsky, Алексей ; Батт, Артур М. (2013). Глиальная физиология и патофизиология . ISBN компании John Wiley and Sons, Inc. 9780470978535.
- ^ Комина О, Нагаок М, Ватасэ К, Гутман DH, Танигаки К, Хондзё Т, Радтка Р, Т Саито, Chiba S, Танака К (ноябрь 2007 г.). «Формирование монослоя глиальных клеток Бергмана регулируется передачей сигналов Notch / RBP-J». Биология развития . 311 (1): 238–50. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2007.08.042 . PMID 17915208 .
- ^ Рубинштейн, Джон; Ракич, Пасько (2013). Клеточная миграция и формирование нейронных связей: комплексная нейробиология развития . Elsevier Science and Technology. ISBN 9780123972668.
- ^ Sanes DH, Reh TA, Harris WA (2005). Развитие нервной системы . Elsevier Science and Technology. ISBN 9780126186215.
- ^ "Глиальная клетка Бергмана" . 14 октября 2011 . Проверено 10 сентября 2014 года .
- ^ Софронев М.В. (ноябрь 2014 г.). «Астроглиоз» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 7 (2): a020420. DOI : 10.1101 / cshperspect.a020420 . PMC 4315924 . PMID 25380660 .
- Перейти ↑ Catherine., Haberland (2007). Клиническая невропатология: текстовый и цветной атлас . Нью-Йорк: Демос. ISBN 9781934559529. OCLC 166267295 .
- ^ а б в г Кригштейн А, Альварес-Буйлла А (2009). «Глиальная природа эмбриональных и взрослых нервных стволовых клеток» . Ежегодный обзор неврологии . 32 : 149–84. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.051508.135600 . PMC 3086722 . PMID 19555289 .
- Перейти ↑ Rash BG, Lim HD, Breunig JJ, Vaccarino FM (октябрь 2011 г.). «Передача сигналов FGF увеличивает площадь поверхности коры эмбриона путем регулирования Notch-зависимого нейрогенеза» . Журнал неврологии . 31 (43): 15604–17. DOI : 10.1523 / jneurosci.4439-11.2011 . PMC 3235689 . PMID 22031906 .
- ↑ Rash BG, Tomasi S, Lim HD, Suh CY, Vaccarino FM (июнь 2013 г.). «Корковая гирификация, вызванная фактором роста фибробластов 2 в мозге мышей» . Журнал неврологии . 33 (26): 10802–14. DOI : 10.1523 / jneurosci.3621-12.2013 . PMC 3693057 . PMID 23804101 .
- ^ Вайсман Т.А., Рикельме PA, Ivic L, Flint AC, Кригштейн AR (сентябрь 2004). «Волны кальция распространяются через радиальные глиальные клетки и модулируют пролиферацию в развивающемся неокортексе». Нейрон . 43 (5): 647–61. DOI : 10.1016 / j.neuron.2004.08.015 . PMID 15339647 . S2CID 7094565 .
- ^ Сыпь BG, Ackman JB, Rakic P (февраль 2016). «Двунаправленная радиальная активность Ca (2+) регулирует нейрогенез и миграцию во время формирования раннего кортикального столба» . Успехи науки . 2 (2): e1501733. Bibcode : 2016SciA .... 2E1733R . DOI : 10.1126 / sciadv.1501733 . PMC 4771444 . PMID 26933693 .
- Перейти ↑ Sharma P, Cline HT (ноябрь 2010 г.). «Зрительная активность регулирует нейральные клетки-предшественники в развитии ЦНС ксенопсов через musashi1» . Нейрон . 68 (3): 442–55. DOI : 10.1016 / j.neuron.2010.09.028 . PMC 3005332 . PMID 21040846 .
- ^ Mo Z, Zecevic N (апрель 2009 г.). «Клетки радиальной глии плода человека генерируют олигодендроциты in vitro» . Глия . 57 (5): 490–8. DOI : 10.1002 / glia.20775 . PMC 2644732 . PMID 18814269 .
- ^ «Нейробиологи Scripps Research находят стволовые клетки мозга, которые могут отвечать за более высокие функции, большие мозги» . Scripps Research Institute . Проверено 1 марта 2014 года .
- ^ Штейндлер Д.А. (1993). «Глиальные границы в развивающейся нервной системе». Ежегодный обзор неврологии . 16 : 445–70. DOI : 10.1146 / annurev.ne.16.030193.002305 . PMID 8460899 .
- ^ Тан Х, Хаммак C, Огден SC, Вен З, Цянь X, Ли Y, Яо Б, Шин Дж, Чжан Ф, Ли Э.М., Кристиан К.М., Дидье Р.А., Джин П, Сонг Х, Мин GL (май 2016) «Вирус Зика поражает предшественников нейронов коры головного мозга человека и замедляет их рост» . Стволовая клетка . 18 (5): 587–90. DOI : 10.1016 / j.stem.2016.02.016 . PMC 5299540 . PMID 26952870 .
- ^ Mlakar J, Korva M, Tul N, Popović M, Poljšak-Prijatelj M, Mraz J, Kolenc M, Resman Rus K, Vesnaver Vipotnik T, Fabjan Vodušek V, Vizjak A, Pižem J, Petrovec M, Avšič upanc T (март 2016). «Вирус Зика, связанный с микроцефалией». Медицинский журнал Новой Англии . 374 (10): 951–8. DOI : 10.1056 / NEJMoa1600651 . PMID 26862926 .
- ^ Shohayeb, B, et al. (Январь 2020 г.). «Ассоциация белка микроцефалии WDR62 с CPAP / IFT88 необходима для образования ресничек и развития неокортекса». HMG . 29 (2): 248–263. DOI : 10,1093 / HMG / ddz281 . PMID 31816041 .
- ^ a b c d Bentivoglio M, Mazzarello P (июль 1999 г.). «История лучевой глии». Бюллетень исследований мозга . 49 (5): 305–15. DOI : 10.1016 / s0361-9230 (99) 00065-9 . PMID 10452351 . S2CID 26003944 .