Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Радиальная глиальная клетка
Рецептор G-CSF экспрессируется в радиальной глии нервной системы эмбриона.
Экспрессия рецептора G-CSF четко очерчивает клетки радиальной глии в эмбриональном мозге мыши. Из Kirsch et al., 2008. [1]
Подробности
Идентификаторы
латинскийgliocytus radialis
THH3.11.08.3.01098
Анатомические термины микроанатомии

Радиальные глиальные клетки или радиальные глиальные клетки-предшественники ( RGP ) представляют собой клетки-предшественники биполярной формы , которые отвечают за производство всех нейронов в коре головного мозга . RGP также продуцируют определенные линии глии , включая астроциты и олигодендроциты . [2] [3] [4] Их клеточные тела ( сомы ) 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 популяции 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, которые охватывают всю ширину сетчатки, от базального слоя клеток до апикального слоя. Однако, в отличие от кортикальной лучевой 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]

Slcla3 в Bergmann Glia

Характеристики, которые действительно отличают Мюллерглию 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 мюллеровой глии выполнять эту функцию, включают ограниченное количество митохондрий (которые очень светорассеивают), а также особую структуру внутренних белковых нитей. [8]

Мюллерова глия является преобладающим типом макроглии в сетчатке, поэтому они берут на себя многие вспомогательные функции, которые астроциты и олигодендроциты обычно выполняют в остальной части центральной нервной системы . [8]

Бергманн глия [ править ]

Микрофотография, показывающая глиоз Бергмана . Пятно H&E .

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 отсечения 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 опосредован 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 «интеркинетической ядерной миграцией»). [8] [16]

Функция [ править ]

Прародители [ править ]

Межнейронно-лучевые глиальные взаимодействия в развивающейся коре головного мозга

Радиальная глия теперь признана ключевыми клетками-предшественниками в развивающейся нервной системе. На поздних стадиях нейрогенеза радиальные глиальные клетки асимметрично делятся 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, что влияет на увеличение площади поверхности коры головного мозга и ее способность образовывать поверхностные извилины, известные как извилины (см. Gyrification ). [8] [17] [18] Радиальные глиальные клетки демонстрируют высокий уровень переходной 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 лучевой глии. [8] [21]

По завершении кортикального развития большая часть радиальной глии теряет свое прикрепление к желудочкам и мигрирует к поверхности коры, где у млекопитающих большая часть становится астроцитами в процессе глиогенеза . [16]

Хотя было высказано предположение, что радиальная глия, скорее всего, дает начало олигодендроцитам за счет генерации клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC), и OPC 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 головного мозга. [7] Поскольку верхние корковые слои значительно расширились в последнее время и связаны с обработкой информации и мышлением более высокого уровня, радиальная 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 движутся 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 первичными нейральными и глиальными предшественниками 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»). Пациенты с этими заболеваниями характеризуются отсутствием корковых складок ( борозд и извилин ) и уменьшенным объемом 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 в 1888 году изучил кору головного мозга плода млекопитающих, 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 варикозное расширение вен может быть связано с развитием 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 ]

  1. 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 .
  2. ^ 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 .  
  3. ^ 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 .  
  4. ^ 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 .  
  5. ^ Rakic P (май 1972). «Способ миграции клеток в поверхностные слои неокортекса эмбриона обезьяны». Журнал сравнительной неврологии . 145 (1): 61–83. DOI : 10.1002 / cne.901450105 . PMID 4624784 . S2CID 41001390 .  
  6. ^ a b Малатеста П., Аполлони I, Кальцолари Ф (январь 2008 г.). «Радиальная глия и нервные стволовые клетки». Клеточные и тканевые исследования . 331 (1): 165–78. DOI : 10.1007 / s00441-007-0481-8 . PMID 17846796 . S2CID 1903664 .  
  7. ^ 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 . ЛВП : 2262/68379 . PMID 24269781 . 
  8. ^ 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 .  
  9. ^ Verkhratsky, Алексей ; Батт, Артур М. (2013). Глиальная физиология и патофизиология . ISBN компании John Wiley and Sons, Inc. 9780470978535.
  10. ^ 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 с помощью передачи сигналов Notch / RBP-J». Биология развития . 311 (1): 238–50. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2007.08.042 . PMID 17915208 . 
  11. ^ Рубинштейн, Джон; Ракич, Пасько (2013). Клеточная миграция и формирование нейронных связей: комплексная нейробиология развития . Elsevier Science and Technology. ISBN 9780123972668.
  12. ^ Sanes DH, Reh TA, Harris WA (2005). Развитие нервной системы . Elsevier Science and Technology. ISBN 9780126186215.
  13. ^ "Глиальная клетка Бергмана" . 14 октября 2011 . Проверено 10 сентября 2014 года .
  14. ^ 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 .  
  15. Перейти ↑ Catherine., Haberland (2007). Клиническая невропатология: текстовый и цветной атлас . Нью-Йорк: Демос. ISBN 9781934559529. OCLC  166267295 .
  16. ^ a b c d Кригштейн А., Альварес-Буйлла А. (2009). «Глиальная природа эмбриональных и взрослых нервных стволовых клеток» . Ежегодный обзор нейробиологии . 32 : 149–84. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.051508.135600 . PMC 3086722 . PMID 19555289 .  
  17. 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 .  
  18. ↑ Rash BG, Tomasi S, Lim HD, Suh CY, Vaccarino FM (июнь 2013 г.). «Кортикальная 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 .  
  19. ^ 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 .  
  20. ^ Сыпь BG, Ackman JB, Rakic P (февраль 2016). «Двунаправленная радиальная активность Са (2+) регулирует нейрогенез и миграцию во время формирования раннего кортикального столба» . Наука продвигается . 2 (2): e1501733. Bibcode : 2016SciA .... 2E1733R . DOI : 10.1126 / sciadv.1501733 . PMC 4771444 . PMID 26933693 .  
  21. 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 .  
  22. ^ Mo Z, Zecevic N (апрель 2009). «Клетки радиальной глии плода человека генерируют олигодендроциты in vitro» . Глия . 57 (5): 490–8. DOI : 10.1002 / glia.20775 . PMC 2644732 . PMID 18814269 .  
  23. ^ «Нейробиологи Scripps Research находят стволовые клетки мозга, которые могут отвечать за более высокие функции, большие мозги» . Научно-исследовательский институт Скриппса . Проверено 1 марта 2014 года .
  24. ^ Штейндлером DA (1993). «Глиальные границы в развивающейся нервной системе». Ежегодный обзор нейробиологии . 16 : 445–70. DOI : 10.1146 / annurev.ne.16.030193.002305 . PMID 8460899 . 
  25. ^ 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, Сон Х, Мин GL (май 2016 г.). «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 .  
  26. ^ 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 . 
  27. ^ 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 .  
  28. ^ 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 .