Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ганглионарное возвышение
Межнейроно-радиальные глиальные взаимодействия в развивающейся коре головного мозга.png
Интернейроны (зеленые) перемещаются по касательной от ганглиозного возвышения к коре головного мозга . Тангенциально мигрирующие интернейроны перемещаются перпендикулярно радиальным глиальным клеткам (красный). Радиально мигрирующие интернейроны перемещаются параллельно радиальным глиальным клеткам.
Анатомическая терминология

Ганглионарный бугорок ( GE ) является переходной структурой в развитии нервной системы , что направляющие клетки и аксоны миграции. [1] Он присутствует в эмбриональных и фетальных этапах в развитии нервной системы обнаружено между таламусом и хвостатым ядром . [1]

Возвышение разделено на три области вентрального желудочковой зоны на телэнцефалоне (боковое, медиальное и хвостовое Высокопреосвященство), где они облегчают тангенциальную миграцию клеток во время эмбрионального развития . Тангенциальная миграция не включает взаимодействия с радиальными глиальными клетками; вместо этого интернейроны мигрируют перпендикулярно через радиальные глиальные клетки, чтобы достичь своего окончательного местоположения. Характеристики и функция клеток, которые следуют путем тангенциальной миграции, по-видимому, тесно связаны с местоположением и точным временем их производства [2], а GEs вносят значительный вклад в создание популяции ГАМКергических кортикальных клеток .[1] [3] [4] Другая структура, в которую вносят вклад ГЭ, - это базальные ганглии . [5] ГС также направляют аксоны, растущие из таламуса в кору и наоборот. [1]

У человека ГС исчезают к годовалому возрасту. [1] Во время развития миграция нейронов продолжается до исчезновения зародышевого листка , после чего остатки зародышевого листка составляют возвышения. [1]

Категоризация [ править ]

Коронарный разрез в переднем мозге эмбриональной мыши на 12,5-й день беременности (стадия подготовки к пластине), демонстрирующий латеральные и медиальные ганглиозные возвышения (LGE, MGE), из которых ГАМКергические интернейроны по касательной мигрируют к кортикальному зачатку (слева, желтый). Глутаматергические нейроны, предназначенные для коры головного мозга, генерируются локально в зоне кортикального желудочка и мигрируют радиально (справа, красный цвет).

Ганглиозные возвышения делятся на три группы в зависимости от их расположения в субвентрикулярной зоне :

  • Срединное ганглиозное возвышение (MGE)
  • Боковое ганглиозное возвышение (LGE)
  • Возвышение каудального ганглия (CGE) [6]

Борозда разделяет медиальное и латеральное ганглиозные возвышения. Экспрессия Nkx2-1 , Gsx2 и Pax6 необходима для определения независимых популяций клеток-предшественников в LGE и MGE. Взаимодействия между этими тремя генами определяют границы между различными зонами-предшественниками, и мутации этих генов могут вызывать аномальную экспансию вокруг MGE, LGE, вентрального паллиума (VP) и передней энтопедункулярной области (AEP). Клетки GE довольно однородны, причем все MGE, LGE и CGE имеют маленькие, темные, неправильные ядра и умеренно плотную цитоплазму, однако каждое возвышение может быть идентифицировано по типу потомства, которое оно производит. [6] См. Отдельные разделы GE ниже для получения дополнительной информации о различных типах производимого потомства.

Кроме того, субвентрикулярная зона является отправной точкой множественных потоков тангенциально мигрирующих интернейронов, которые экспрессируют гены Dlx . В этом регионе были выявлены три основных пути тангенциальной миграции:

  1. латеро-каудальная миграция (от субпалиального конечного мозга к коре)
  2. медиорастральная миграция (субпалиальный базальный конечный мозг к обонятельной луковице )
  3. латеро-каудальная миграция (базальный конечный мозг в полосатое тело )

Эти пути различаются во времени и пространстве и продуцируют различные ГАМКергические и не ГАМКергические интернейроны. Одним из примеров ГАМКергических интернейронов, которыми руководят ГЭ, являются парвальбумин- содержащие интернейроны в неокортексе. Некоторыми примерами не-ГАМКергических интернейронов, которыми руководят ГЭ, являются дофаминергические интернейроны в обонятельной луковице и холинергические интернейроны в полосатом теле. Клетки, мигрирующие по этим путям, движутся с разной скоростью. Некоторые молекулы, которые участвуют в контроле скорости однонаправленного движения клеток, полученных из ГЭ, представляют собой фактор роста гепатоцитов / фактор рассеяния (HGF / SF) и различные нейротрофические факторы . [2]

Срединное ганглиозное возвышение (MGE) [ править ]

Основная цель MGE во время развития - продуцировать ГАМКергические звездчатые клетки и направлять их миграцию в неокортекс . [6] Предшественники большинства ГАМКергических интернейронов в коре головного мозга мигрируют из подкорковой зоны- предшественника . Более конкретно, выполнение механического пересечения пути миграции от MGE к неокортексу вызывает снижение ГАМКергических интернейронов в неокортексе на 33%. [6] MGE также производит некоторые нейроны и глии базальных ганглиев и гиппокампа. [6] [7] MGE также может быть источником клеток Кахаля-Ретциуса, но это остается спорным. [6]На ранних этапах эмбрионального развития интернейроны коры происходят в основном из MGE [8] и AEP. Эксперименты in vitro показывают, что клетки MGE мигрируют более чем на 300 мкм в день, в три раза быстрее, чем миграция клеток LGE. [2] Подробнее о временных рамках и функциях MGE по сравнению с LGE см. В следующем разделе.

Боковое ганглиозное возвышение (LGE) [ править ]

По сравнению с ранними временными рамками развития в MGE, LGE помогает в тангенциальной миграции клеток на более поздней стадии среднего эмбриона. В отличие от MGE, который направляет большую часть миграции клеток в кору на этой стадии, LGE меньше способствует миграции клеток в кору, а вместо этого направляет многие клетки к обонятельным луковицам. Фактически, миграция в обонятельную луковицу во взрослом возрасте возглавляется LGE. Маршрут, который новообразованные нейроны проходят от передней субвентрикулярной зоны до обонятельной луковицы, называется ростральным миграционным потоком . На поздних стадиях эмбрионального развития и LGE, и MGE направляют миграцию клеток в кору, особенно в пролиферативные области коры. [2]Некоторые исследования показали, что LGE также вносит вклад в клетки неокортекса, но это остается предметом дискуссий. [6] In vitro клетки, мигрирующие из LGE, перемещаются со скоростью 100 мкм в день, что медленнее, чем клетки MGE. [2]

Возвышение каудального ганглия (CGE) [ править ]

Возвышение каудального ганглия - еще одна подкорковая структура, которая необходима для образования корковых интернейронов . Он расположен рядом с боковым желудочком , кзади от места слияния LGE и MGE. [6] CGE представляет собой слияние рострального медиального и латерального ганглиозных возвышений, которое начинается от середины до каудального таламуса . Есть два молекулярных домена, которые существуют внутри CGE и очень напоминают продолжения каудальных MGE и LGE. [9]CGE отличается от LGE и MGE характером экспрессии генов и продуцированным потомством. В отличие от клеток из MGE, клетки из CGE редко были нейронами, содержащими парвальбумин. Кажется, что большинство клеток из CGE были ГАМКергическими интернейронами, но в зависимости от того, где они расположены, клетки, полученные из CGE, очень разнообразны. Клетки, производные от CGE, включают ГАМКергические интернейроны, шиповатые интернейроны, мшистые клетки, пирамидные и гранулярные нейроны и даже глиальные клетки олигодендроцитов и астроцитов . [6]

Миграция клеток [ править ]

Клетки ганглиозного возвышения перемещаются по касательной к неокортексу, давая начало интернейронам. Чтобы управлять этим процессом, взаимодействуют различные молекулярные механизмы. Эмбриональная межнейрональная миграция в кору головного мозга опосредуется множеством мотогенных факторов роста в MGE, факторов отталкивания в полосатом теле и LGE, разрешающих факторов в миграционных коридорах в ганглиозном возвышении и факторов притяжения в самой коре. [3] Клетки LGE мигрируют в полосатый домен ( хвостатое ядро и скорлупу ), а также в части перегородки и миндалины . Клетки MGE следуют миграционным путем к бледному шаруи часть перегородки. CGE дает начало интернейронам в прилежащем ядре , ядре ложа окончаний полосок , гиппокампе и специфических ядрах миндалины . Эта направленная миграция вызвана различиями в экспрессии генов между этими субпалиальными доменами. [4] Массив генов участвует в дифференцировке и спецификации интернейронов и олигодендроцитов, включая: Dlx1 , Dlx2 , Gsh1 , Mash1 , Gsh2 , Nkx2.1 , Nkx5.1 , Isl1 , Six3 иVax1 . [4]

Молекулярные механизмы направленной миграции [ править ]

Индуцированная миграция клеток из ганглиозного возвышения во время развития направляется множеством мотогенных факторов, молекул, увеличивающих подвижность клеток, и хемотаксических молекул. Мотогенный фактор HGF / SF усиливает подвижность клеток и направляет клетки от субпалиальных областей и разграничивает маршруты, по которым проходят мигрирующие клетки. Нейротрофины , такие как BDNF , представляют собой семейство мотогенных факторов, участвующих в управлении миграцией. Кора головного мозга обеспечивает молекулы хемоаттрактантов (например, NRG1 типа I и II в коре головного мозга), в то время как субпаллиальные области производят хеморепульсивные молекулы (например, Slit ) для направления миграции клеток. Кроме того, некоторые разрешающие факторы (например,NRG1 тип III) в миграционных коридорах необходимы для этого процесса. [3] [4]

Нейромедиаторы ГАМК и 5-HT также участвовали в миграции. Было замечено, что высокие концентрации ГАМК вызывают случайное перемещение клеток («случайную миграцию»), в то время как низкие концентрации способствуют направленной миграции. 5-HT был связан с процессом включения интернейронов в кортикальную пластинку, а также с дифференцировкой на субпопуляции интернейронов. [4]

Сопутствующие расстройства [ править ]

Миграция клеток из зоны желудочков к их предполагаемому месту назначения и успешная их дифференцировка могут быть прерваны множеством различных способов, включая вмешательство в механические двигатели или изменение молекулярных сигналов, которые инициируют движение, приводят клетку в миграцию и прекращают ее миграция. Функция молекул, влияющих на миграцию, не ограничивается движением клеток, значительно перекрываясь с событиями, связанными с нейрогенезом . В результате синдромы миграции нейронов трудно классифицировать. Самый большой класс синдромов миграции нейронов - это лиссэнцефалия . Это включает в себя спектр упрощенной коры, начиная от агирии (полное отсутствие корковых извилин) до пахигирии. (расширенные извилины) с необычно толстой корой.

Неправильная миграция нейронов может также привести к двусторонней перивентрикулярной узловой гетеротопии , заболеванию, распознаваемому нейрональной гетеротопией, выстилающей боковые желудочки. Синдром Зеллвегера характеризуется корковой дисплазией, подобной полимикрогирии коры головного мозга и мозжечка, иногда с пахигирией, окружающей сильвиеву щель , и фокальной / субэпендимальной гетеротопией. Синдром Каллмана распознается по аносмии, связанной с умственной отсталостью , гипогонадизмом и недостаточностью развития обонятельной луковицы.

Нарушения проекции и сборки аксонов редко бывают чистыми, но тесно связаны с генами миграции нейронов. Это, в частности, включает агенезию мозолистого тела .

Нарушения в генезе нервных элементов могут привести к корковой дисплазии . Примеры включают эктопический нейрогенез , микроэнцефалию и измененную выживаемость клеток, приводящую к областям гиперплазии , уменьшению апоптоза и гетеротопии. [10]

Дальнейшие исследования [ править ]

Дальнейшие исследования могут быть проведены по миграции клеток из базальных ганглиев в неокортекс. Молекулярные механизмы, контролирующие это, до сих пор полностью не выяснены. Число известных мутаций, которые могут препятствовать миграции нейронов, быстро растет и будет продолжать расти по мере проведения дальнейших исследований. Сложность молекулярных шагов, необходимых для правильного размещения клеток в такой сложной системе, как мозг, впечатляет, и по мере того, как в этой запутанной головоломке будет появляться больше частей, будет легче придумать стратегии для лечения расстройств, связанных с миграцией нейронов, и для потенциально восстановить повреждения, вызванные травмой, инсультом, неправильным развитием и старением. [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е Encha-Разави & Sonigo. (2003). Особенности развивающегося мозга. Нервная система ребенка . стр. 426-428
  2. ^ a b c d e Марин, О; Рубинштейн, JL (ноябрь 2001 г.). «Долгое замечательное путешествие: касательная миграция в конечном мозге». Обзоры природы. Неврология . 2 (11): 780–90. DOI : 10.1038 / 35097509 . PMID  11715055 .
  3. ^ a b c Ghashghaei, HT; Lai, C; Антон, Е.С. (февраль 2007 г.). «Миграция нейронов в мозгу взрослого человека: мы еще там?». Обзоры природы. Неврология . 8 (2): 141–51. DOI : 10.1038 / nrn2074 . PMID 17237805 . 
  4. ^ а б в г д Эрнандес-Миранда, Парнавелас и Кьяра. (2010). Молекулы и механизмы, участвующие в генерации и миграции корковых интернейронов. АСН Нейро, 2 (2). С. 75-86.
  5. ^ Первс Д., Огастин Г., Фицпатрик Д., Холл, W., LaMantia А.С., Макнамара, J., и Белый, Л. (2008). Неврология. 4-е изд . Sinauer Associates. С. 555–8. ISBN 978-0-87893-697-7.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ a b c d e f g h я Бразель, CY; Романко, MJ; Ротштейн, Р.П .; Левисон, SW (январь 2003 г.). «Роль субвентрикулярной зоны млекопитающих в развитии мозга». Прогресс нейробиологии . 69 (1): 49–69. DOI : 10.1016 / s0301-0082 (03) 00002-9 . PMID 12637172 . 
  7. ^ Sanes, Reh, и Харрис. (2012). Развитие нервной системы. 3-е изд. Академическая пресса. С. 62-63. ISBN 978-0-12-374539-2 . 
  8. ^ Lavdas, Grigoriou, Pachnis, и Parnavelas. (1999). Возвышение медиального ганглия дает начало популяции ранних нейронов в развивающейся коре головного мозга. Журнал неврологии, 99 (19). С. 7881-7888.
  9. ^ Чудеса, CP; Андерсон, С.А. (сентябрь 2006 г.). «Происхождение и спецификация корковых интернейронов». Обзоры природы. Неврология . 7 (9): 687–96. DOI : 10.1038 / nrn1954 . PMID 16883309 . 
  10. ^ а б Росс, Мэн, и Уолш, Калифорния (2001). Пороки развития человеческого мозга и их уроки для миграции нейронов. Ежегодный обзор неврологии, 24 (1), 1041-1070.