Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нейроглия головного мозга по методу Гольджи

Обонятельные обволакивающие клетки ( OEC ), также известные как обонятельные обволакивающие глии или обонятельные обволакивающие глиальные клетки , представляют собой тип макроглии ( радиальной глии ), обнаруживаемой в нервной системе . Они также известны как обонятельные шванновских клеток , потому что они ensheath в не- миелинизированных аксонов из обонятельных нейронов подобным образом , к которому Шванновские клетки ensheath не-миелинизированные периферических нейронов . Они также разделяют свойство способствовать регенерации аксонов.

OEC способны фагоцитировать дебрис аксонов in vivo , а in vitro они фагоцитируют бактерии . Обонятельные глии , которые выражают противомикробный фермент лизоцим (Lyz) , как полагает, играет важную роль в иммунитете в слизистой оболочке , где нейроны непосредственно подвергается воздействию внешней среды.

OEC были успешно протестированы в экспериментальной регенерации аксонов у взрослых крыс с травматическим повреждением спинного мозга , и в настоящее время проводятся клинические испытания для получения дополнительной информации о травмах спинного мозга и других нейродегенеративных заболеваниях.

Происхождение [ править ]

Эмбриональное развитие в центральной нервной системе

В периферической нервной системе ОЭК рассредоточены в обонятельном эпителии и обонятельном нерве . В центральной нервной системе OEC находятся в пределах двух внешних слоев обонятельной луковицы . Во время развития примитивные обонятельные нейроны распространяют свои аксоны от обонятельной плакоды через мезенхиму к телэнцефальному пузырьку. [1] Достигнув телэнцефального пузырька , небольшой слой клеток и аксонов покрывает пузырь. Обонятельные аксоны проникают в базальной пластинку из пограничных глиальной мембраны и обонятельная луковицудля создания слоев обонятельного нерва и клубочков . Часть эпителиальных мигрирующих предшественников дает обонятельную обволакивающую глию, которая населяет обонятельный нерв и слои клубочков. [1] OECs и астроциты взаимодействуют друг с другом, чтобы сформировать новый предел глии . [1] OECs отличаются от других глий по своему происхождению, поскольку они присутствуют в периферической нервной системе, а также в центральной нервной системе. Они также образуются на пучках аксонов обонятельных сенсорных нейронов способом, отличным от миелинизации .

Функции [ править ]

ОЭК - это радиальная глия, которая выполняет множество функций. Внутри обонятельной системы они фагоцитируют остатки аксонов и мертвые клетки. При культивировании в чашке Петри (in vitro) они фагоцитируют бактерии. Многочисленные исследования показали, что OEC могут помочь в лечении травм спинного мозга (SCI) из-за их регенерирующих свойств в периферической нервной системе и их присутствия в центральной нервной системе. [2] Также известно, что OEC поддерживают и направляют обонятельные аксоны, прорастают через глиальные рубцы и секретируют многие нейротрофические факторы . [3]

OEC экспрессируют глиальные маркеры, такие как глиальный фибриллярный кислый белок , s100 и p75 , и радиальные глиальные маркеры, такие как нестин и виментин , которые могут дополнительно помочь исследователям понять характеристики маркировки этих специализированных глий.

Регенерация обонятельной системы [ править ]

План обонятельных нейронов

Обонятельная система млекопитающих необычна тем, что обладает способностью непрерывно регенерировать свои нейроны в зрелом возрасте. [4] Эта способность связана с обонятельной оболочкой глии. Новые нейроны обонятельных рецепторов должны проецировать свои аксоны через центральную нервную систему к обонятельной луковице , чтобы быть функциональными. Рост и регенерация обонятельных аксонов может быть приписана OEC, поскольку они образуют пучки, через которые аксоны растут из периферической нервной системы в центральную нервную систему. [5]Обонятельные рецепторы нейронов имеют среднюю продолжительность жизни 6-8 недель и, следовательно, должны быть заменены клетками, дифференцированными от стволовых клеток, которые находятся в слое у основания ближайшего эпителия. Рост аксонов регулируется глиальным составом и цитоархитектурой обонятельной луковицы в дополнение к присутствию OEC. [4]

Считается, что OEC частично ответственны за нейрогенез первичных обонятельных нейронов посредством процессов фасцикуляции , сортировки клеток и нацеливания на аксоны. [6]

Роль в травмах спинного мозга [ править ]

Травматическое повреждение спинного мозга вызывает необратимую потерю моторных и сенсорных функций в центральной нервной системе, называемую параплегией или тетраплегией в зависимости от места травмы. В результате травмы могут иметь место другие пагубные последствия для дыхательной и почечной систем . В отличие от периферической нервной системы, центральная нервная система не может регенерировать поврежденные аксоны, поэтому ее синаптические связи теряются навсегда. Текущее лечение ограничено, а основные потенциальные методы либо спорны, либо неэффективны. Исследования, проводившиеся еще в 1990-х годах, начали изучение обонятельной системы млекопитающих, в частности крыс, чтобы лучше понять процессы регенерации аксонов инейрогенез и возможное внедрение этих клеток в место повреждения спинного мозга.

Трансплантация OEC в спинной мозг стала возможной терапией повреждения спинного мозга и других нервных заболеваний на животных моделях. В нескольких недавних исследованиях сообщалось, что предотвращение ингибирования OEC представит однородную популяцию клеток в спинном мозге, создав среду, в которой поврежденные аксоны могут быть восстановлены. В октябре 2014 года польский пожарный Дарек Фидика стал первым пациентом с параличом нижних конечностей, восстановившим подвижность после трансплантации OEC. [7] [8]

OEC похожи на клетки Шванна в том, что они обеспечивают повышенную регуляцию низкоаффинного рецептора NGF p75 после повреждения; однако, в отличие от клеток Шванна, они производят более низкие уровни нейротрофинов . Несколько исследований показали, что OEC могут поддерживать регенерацию поврежденных аксонов, но эти результаты часто невозможно воспроизвести. [4] Несмотря на это, ОЭК были тщательно исследованы в отношении повреждений спинного мозга, бокового амиотрофического склероза и других нейродегенеративных заболеваний. Исследователи предполагают, что эти клетки обладают уникальной способностью ремиелинизировать поврежденные нейроны. [9]

Модифицированная пептидами геллановая камедь и OEC [ править ]

Трансплантация стволовых клеток была определена как еще одно возможное лечение регенерации аксонов в центральной нервной системе путем доставки этих клеток непосредственно к месту повреждения спинного мозга. Как OEC, так и нейральные стволовые клетки / клетки-предшественники (NSPC) были успешно трансплантированы в центральную нервную систему взрослых крыс и дали положительные или нейтральные результаты в качестве метода нейрогенеза и регенерации аксонов; однако ни один из методов не показал долгосрочных положительных эффектов, поскольку выживаемость клеток после трансплантации обычно составляет менее 1%. [3] Неспособность этих клеток выжить после трансплантации является результатом воспаления., неспособность достаточного матрикса для роста и создания однородной популяции клеток или миграционный ответ клеток, необходимый для полного восстановления участка повреждения. Еще одна актуальная проблема выживания клеток - это использование соответствующих биоматериалов для доставки их к месту повреждения.

В одном исследовании изучалось использование модифицированной пептидом геллановой камеди в качестве биоматериала с OEC и нервными стволовыми клетками / клетками-предшественниками, чтобы обеспечить среду, которая позволит этим клеткам выжить после трансплантации. [3] Гидрогель геллановой камеди можно вводить минимально инвазивным способом и одобрен FDA в качестве пищевой добавки из-за своей химической структуры. Геллановая камедь была модифицирована несколькими пептидными последовательностями, производными фибронектина , так что трансплантируемые клетки имеют свойства, тесно связанные со свойствами нативной ткани во внеклеточном матриксе . [3]Имитируя нативную ткань, клетки доставки с меньшей вероятностью будут отторгаться организмом, а биологические функции, такие как клеточная адгезия и рост, будут усилены посредством межклеточных взаимодействий и межклеточного матрикса. Чтобы определить возможность повышения жизнеспособности клеток OEC и NPSC, обе клетки совместно культивировали в прямом контакте друг с другом вместе с модифицированной пептидом геллановой камедью. [3]

Эксперимент продемонстрировал, что адгезия, пролиферация и жизнеспособность NSPC значительно увеличиваются при использовании модифицированной пептидом геллановой камеди в качестве устройства для трансплантации по сравнению с контролем геллановой камеди. [3] Кроме того, совместное культивирование OEC и NSPC показывает большую выживаемость клеток по сравнению с выживаемостью клеток только NSPC. Результаты свидетельствуют о том, что этот метод трансплантации клеток является потенциальной стратегией восстановления повреждений спинного мозга в будущем.

Побочные эффекты трансплантации клеток [ править ]

Исследование показало, что трансплантация клеток может вызвать повышение температуры тела человека с более старой травмой спинного мозга. В этом эксперименте после трансплантации температура тела пациентов была повышена до умеренной лихорадки и продолжалась примерно 3-4 дня. Тем не менее, исследование предоставляет доказательства того, что даже перенесенные травмы спинного мозга могут выиграть от неврологического функционального восстановления, которое трансплантация стволовых клеток может обеспечить в будущем. [10]

Также известно, что трансплантация стволовых клеток вызывает токсичность и болезнь «трансплантат против хозяина» (GVHD). Апоптотические клетки вводили одновременно с гемопоэтическими стволовыми клетками в экспериментальных моделях трансплантации в ожидании улучшенного результата. [11] В результате комбинация предотвращает аллоиммунизацию , активирует регуляторные Т-клетки (супрессорные Т-клетки) и снижает тяжесть РТПХ. [11]

Восприимчивость к инфекциям [ править ]

КОВ имеют свойства , аналогичные астроцитов , [12] оба из которых были идентифицированы как восприимчивы к вирусной инфекции. [9] [12]

Маркировка OEC [ править ]

Частицы оксида железа для МРТ [ править ]

Поскольку трансплантация стволовых клеток становится все более распространенным средством лечения травматического повреждения спинного мозга, многие процессы между начальным и конечным результатом необходимо решать и повышать эффективность. Маркируя OEC, эти клетки можно отслеживать с помощью устройства магнитно-резонансной томографии (MRI), когда они рассредоточены в центральной нервной системе [13]. В недавнем исследовании использовался новый тип микронных частиц оксида железа (MPIO) для маркировать и отслеживать эти опосредованные транспортом клетки с помощью МРТ. [13] В результате эксперимента эффективность маркировки OEC составила более 90% при времени инкубации MPIO всего 6 часов, без влияния на пролиферацию , миграцию и жизнеспособность клеток .[13] MPIO также были успешно трансплантированы в стекловидное тело глаз взрослых крыс, что стало первым подробным протоколом для эффективного и безопасного MPIO-маркировки OEC для их неинвазивного отслеживания МРТ в реальном времени для использования в исследованиях восстановления центральной нервной системы. и регенерация аксонов. [13]

Субпопуляции [ править ]

Были идентифицированы две отдельные субпопуляции OECs [14] с высокой или низкой экспрессией на клеточной поверхности рецептора фактора роста нервов с низким сродством (p75).

См. Также [ править ]

  • Неврология
  • Нейроглия
  • Обоняние
  • Обонятельная система
  • Микроглия

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Рамон-Куэто А., Авила Дж. (июнь 1998 г.). «Обонятельная обволакивающая глия: свойства и функции». Бюллетень исследований мозга . 46 (3): 175–87. DOI : 10.1016 / s0361-9230 (97) 00463-2 . PMID  9667810 .
  2. ^ Nocentini S, Reginensi D, Garcia S, Carulla P, Moreno-Flores MT, Wandosell F и др. (Май 2012 г.). «Миелин-ассоциированные белки блокируют миграцию обонятельных обволакивающих клеток: исследование in vitro с использованием трекинга отдельных клеток и микроскопии силы тяги». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 69 (10): 1689–703. DOI : 10.1007 / s00018-011-0893-1 . hdl : 2445/36438 . PMID 22205212 . 
  3. ^ Б с д е е Silva Н.А., Cooke МДж, Tam RY, Sousa N, Сальгадо AJ, Reis RL, Shoichet MS (сентябрь 2012). «Эффекты модифицированной пептидом геллановой камеди и обонятельных клеток глии на судьбу нервных стволовых / клеток-предшественников». Биоматериалы . 33 (27): 6345–54. DOI : 10.1016 / j.biomaterials.2012.05.050 . hdl : 1822/20032 . PMID 22698724 . 
  4. ^ a b c Руйтенберг М.Дж., Вукович Дж., Сарич Дж., Басфилд С.Дж., Plant GW (март – апрель 2006 г.). «Обонятельные обволакивающие клетки: характеристики, генная инженерия и терапевтический потенциал». Журнал нейротравмы . 23 (3–4): 468–78. DOI : 10,1089 / neu.2006.23.468 . PMID 16629630 . 
  5. ^ Chehrehasa F, Экберг JA, Lineburg K, D Amaya, Mackay-Sim A, St John JA (февраль 2012). «Две фазы замены пополняют популяцию обонятельных обволакивающих клеток после травмы у постнатальных мышей». Глия . 60 (2): 322–32. DOI : 10.1002 / glia.22267 . ЛВП : 10072/45582 . PMID 22065423 . 
  6. ^ Windus LC, Lineburg KE, Скотт SE, Claxton C, Mackay-Sim A, B Key, St John JA (май 2010). «Ламеллиподии опосредуют гетерогенность взаимодействий центральных обонятельных обволакивающих клеток». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 67 (10): 1735–50. DOI : 10.1007 / s00018-010-0280-3 . PMID 20143249 . 
  7. ↑ Quinn B (21 октября 2014 г.). «Парализованный Дарек Фидыка снова ходит после новаторской операции» . Хранитель . Проверено 14 февраля 2015 года . [Фидика], который считается первым человеком в мире, который оправился от полного перерыва спинномозговых нервов, теперь может ходить с тележкой и смог возобновить самостоятельную жизнь, вплоть до вождения автомобиля. в то время как ощущения вернулись к его нижним конечностям.
  8. ^ "Парализованный человек снова ходит после лечения клеткой" . BBC . 21 октября 2014 . Проверено 14 февраля 2015 года .
  9. ^ a b Харбертс Э., Яо К., Волер Дж. Э., Марик Д., Охайон Дж., Хенкин Р., Якобсон С. (август 2011 г.). «Попадание вируса герпеса-6 человека в центральную нервную систему через обонятельный путь» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (33): 13734–9. Bibcode : 2011PNAS..10813734H . DOI : 10.1073 / pnas.1105143108 . PMC 3158203 . PMID 21825120 .  
  10. ^ Лю Ц., Чжэн З., Гао Р., Чжан К., Чжан Л., Чжан Л., Чжан Л., Вэй С., Куанг Н., Сун Ю. (2008). «Влияние трансплантации обонятельных оболочечных клеток на температуру тела пациентов с давними травмами спинного мозга». Исследование нейронной регенерации . 3 (7): 805–808.
  11. ^ а б Песах I, Шимони А, Наглер А (ноябрь 2012 г.). «Апоптотические клетки при трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток:« превращение мусора в золото » ». Лейкемия и лимфома . 53 (11): 2130–5. DOI : 10.3109 / 10428194.2012.690099 . PMID 22553946 . 
  12. ^ a b Кассиани-Ингони Р., Гринстоун Х.Л., Донати Д., Фогделл-Хан А., Мартинелли Э., Рефаи Д. и др. (Ноябрь 2005 г.). «CD46 на глиальных клетках может функционировать как рецептор для вирусного гликопротеина-опосредованного слияния клеток с клетками» . Глия . 52 (3): 252–8. DOI : 10.1002 / glia.20219 . PMID 15920733 . 
  13. ^ a b c d Sandvig I, Hoang L, Sardella TC, Barnett SC, Brekken C, Tvedt K и др. (2012). «Маркировка обонятельных обволакивающих клеток микронными частицами оксида железа и обнаружение с помощью МРТ». Контрастные среды и молекулярная визуализация . 7 (4): 403–10. DOI : 10.1002 / cmmi.1465 . ЛВП : 11250/2623054 . PMID 22649046 . 
  14. ^ Оноре А, Ле Corre S, Derambure С, Нормэнд R, Дюкло С, Бойер О, и др. (Март 2012 г.). «Выделение, характеристика и генетическое профилирование субпопуляций обонятельных клеток обонятельной луковицы». Глия . 60 (3): 404–13. DOI : 10.1002 / glia.22274 . PMID 22161947 .