bugorwiki.info
на главную

Нейроэпителиальная клетка

Нейроэпителиальные клетки или нейроэктодермальные клетки формируют стенку закрытой нервной трубки в раннем эмбриональном развитии. Нейроэпителиальные клетки охватывают толщину стенки трубки, соединяясь с поверхностью пиала и с поверхностью желудочка или просвета. Они соединены в просвете трубки соединительными комплексами, где они образуют псевдостратифицированный слой эпителия, называемый нейроэпителием .

Нейроэпителиальные клетки представляют собой стволовые клетки центральной нервной системы, известные как нервные стволовые клетки, и генерируют промежуточные клетки-предшественники, известные как радиальные глиальные клетки, которые дифференцируются в нейроны и глию в процессе нейрогенеза.

Эмбриональное развитие нервной системы

Развитие мозга

Развитие нервной трубки

В течение третьей недели эмбрионального роста мозг начинает развиваться у раннего плода в процессе, называемом морфогенезом. Нейроэпителиальные клетки эктодермы начинают быстро размножаться и складываются, образуя нервную пластинку, которая инвагинирует в течение четвертой недели эмбрионального роста и образует нервную трубку. Формирование нервной трубки поляризует нейроэпителиальные клетки, ориентируя апикальную сторону клетки лицом внутрь, которая впоследствии становится желудочковой зоной, а базальная сторона ориентирована наружу, которая контактирует с пиалом или внешней поверхностью развивающегося мозга. Как часть этой полярности, нейроэпителиальные клетки экспрессируют аулин-1 в апикальной плазматической мембране, а также в плотных соединениях для поддержания полярности клеток. Интегрин альфа 6 связывает нейроэпителиальные клетки с базальной пластинкой. Нервная трубка начинается как один слой псевдостратифицированных эпителиальных клеток, но быстрая пролиферация нейроэпителиальных клеток создает дополнительные слои и, в конечном итоге, три отдельных области роста. Поскольку эти дополнительные слои образуют апикально-базальную полярность, она должна подавляться. Дальнейшая пролиферация клеток в этих областях приводит к образованию трех отдельных областей головного мозга: переднего мозга, среднего мозга и заднего мозга. Нервная трубка также дает начало спинному мозгу.

Пролиферация нейроэпителиальных клеток

Нейроэпителиальные клетки симметрично делятся или дифференцируются в клетки-предшественники, называемые радиальными глиальными клетками при асимметричном делении клеток. Они могут далее дифференцироваться в нейроны или глиальные клетки.

Нейроэпителиальные клетки представляют собой класс стволовых клеток и обладают способностью к самообновлению. Во время формирования нервной трубки нейроэпителиальные клетки подвергаются симметричным пролиферативным делениям, которые приводят к появлению двух новых нейроэпителиальных клеток. На более поздней стадии развития головного мозга нейроэпителиальные клетки начинают самообновляться и дают начало предшественникам не стволовых клеток, таким как радиальные глиальные клетки, одновременно подвергаясь асимметричному делению. Экспрессия Tis21, антипролиферативного гена, заставляет нейроэпителиальную клетку переключаться с пролиферативного деления на деление нейронов. Многие из нейроэпителиальных клеток также делятся на радиальные глиальные клетки, аналогичные, но более ограниченные судьбой клетки. Будучи более ограниченной клеткой судьбы, радиальная глиальная клетка будет генерировать постмитотические нейроны, промежуточные клетки-предшественники или астроциты в глиогенезе. Во время деления нейроэпителиальных клеток межкинетическая миграция ядер позволяет клеткам делиться неограниченно, сохраняя при этом плотную упаковку. Во время G1 ядро ​​клетки мигрирует к базальной стороне клетки и остается там для фазы S и мигрирует к апикальной стороне для фазы G2. Эта миграция требует помощи микротрубочек и актиновых филаментов.

Радиальный глиальный клеточный переход

Нейроэпителиальные клетки приводят к образованию радиальных глиальных клеток-предшественников в раннем эмбриональном развитии. Чтобы внести это изменение, нейроэпителиальные клетки начинают подавлять свои эпителиальные особенности, останавливая экспрессию окклюдина, белка с плотным соединением. Потеря окклюдина приводит к потере предыдущих плотных стыковых уплотнений, что необходимо для генерации нейробластов. Другой белок с плотным соединением, PARD3, остается на апикальной стороне клетки, совместно локализующейся с N-кадгерином, и сохраняет апикальное лицо нейроэпителиальной клетки нетронутым. В отсутствие окклюдина некоторая полярность все еще теряется, и нейроэпителиальная клетка дает начало радиальной глиальной клетке.

Нейрогенез у взрослых

Генез нейроэпителиальных клеток в ЦНС взрослых

По мере удаления от эпендимального слоя СВЗ нервные клетки становятся все более дифференцированными

Во взрослой ЦНС нейроэпителиальные клетки возникают в нескольких различных областях головного мозга: субвентрикулярная зона (SVZ), обонятельная луковица и зубчатая извилина гиппокампа. Эти клетки не появляются ни в одной периферической нервной системе. Нейроэпителиальные клетки, часто классифицируемые как нервные стволовые клетки, дают лишь несколько разновидностей нервных клеток, что делает их мультипотентными - явное отличие от плюрипотентных стволовых клеток, обнаруживаемых в эмбриональном развитии. Нейроэпителиальные клетки подвергаются митозу, генерируя больше нейроэпителиальных клеток, радиальных глиальных клеток или клеток-предшественников, причем последние два дифференцируются в нейроны или глиальные клетки. Нейроэпителиальные клетки подвергаются двум различным формам митоза: асимметричное дифференцирующее деление и симметричное плодовитое деление. Асимметричное деление клеток приводит к двум различным разновидностям дочерних клеток (т.е. нейроэпителиальная клетка делится на радиальную глиальную клетку и другую нейроэпителиальную клетку), в то время как симметричная версия дает идентичные дочерние клетки. Этот эффект вызван ориентацией митотического веретена, который расположен в задней или передней области митотической клетки, а не в центре, где он находится во время симметричного деления. Клетки-предшественники и радиальные глиальные клетки реагируют на внеклеточные трофические факторы - такие как цилиарный нейротрофический фактор (CNTF), цитокины или нейрегулин 1 (NRG1) - которые могут определять, будут ли клетки дифференцироваться в нейроны или глию. В целом, нейрогенез регулируется как многими различными регуляторными путями в ЦНС, так и несколькими другими факторами, от генов до внешних раздражителей, таких как индивидуальное поведение человека. Большая взаимосвязанная сеть регуляторных ответов служит для тонкой настройки ответов, предоставляемых новообразованными нейронами.

Нейрогенез в невральной репарации

Нейрогенез в мозге взрослого человека часто связан с заболеваниями, которые ухудшают работу ЦНС, такими как болезнь Хантингтона, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. В то время как нейрогенез у взрослых активируется в гиппокампе у пациентов с этими заболеваниями, остается ли его эффект регенеративным или неубедительным, еще неизвестно. Люди с этими заболеваниями также часто выражают снижение обонятельных способностей, а также снижение когнитивной активности в гиппокампе, областях, специфичных для нейрогенеза. Гены, связанные с этими заболеваниями, такие как α-синуклеин, пресенилин 1, MAPT (белок, связанный с микротрубочками, тау) и хантингтин, также часто связаны с пластичностью в мозге и его модификацией. Нейропластичность связана с нейрогенезом взаимодополняющим образом. Новые нейроны, генерируемые нейроэпителиальными клетками, предшественниками и радиальными глиальными клетками, не выживут, если они не смогут интегрироваться в систему путем установления связей с новыми соседями. Это также приводит ко многим противоречивым концепциям, таким как нейрогенная терапия, включающая пересадку локальных клеток-предшественников в поврежденную область.

Сопутствующие заболевания

Диссембриопластическая нейроэпителиальная опухоль (ДНТ)

Дисэмбриопластическая нейроэпителиальная опухоль

Дисэмбриопластическая нейроэпителиальная опухоль - это редкая доброкачественная опухоль, поражающая детей и подростков в возрасте до двадцати лет. Опухоль возникает в ткани, покрывающей головной и спинной мозг. Симптомы опухоли зависят от ее местоположения, но у большинства детей возникают судороги, которые невозможно контролировать с помощью лекарств. ДНТ обычно лечат с помощью инвазивной хирургии, и пациенты, как правило, способны к полному выздоровлению, практически без отдаленных последствий.

Нейроэпителиальные кисты

Нейроэпителиальные кисты, также известные как коллоидные кисты, развиваются у людей в возрасте от 20 до 50 лет и относительно редко встречаются у людей в возрасте до двадцати лет. Кисты - это доброкачественные опухоли, которые обычно появляются в переднем третьем желудочке. Кисты возникают в эпителии, подвергая своих пациентов риску обструктивной гидроцефалии, повышенному внутричерепному давлению и редко внутрицистному кровоизлиянию. Это происходит из-за увеличения кист, заставляя эпителий выделять дополнительную муцинозную жидкость. Кисты, как правило, обнаруживаются случайно или у пациентов с симптомами гидроцефалии. Оперируют более крупные кисты, в то время как более мелкие кисты, которые не являются препятствующими, можно оставить в покое.

Олигодендроглиальные опухоли

Олигодендроглиальные опухоли проявляются в глиальных клетках, которые отвечают за поддержку и защиту нервных клеток в головном мозге. Опухоль развивается поверх олигодендроцитов и обычно находится в головном мозге вокруг лобных или височных долей. Опухоли могут расти медленно и дифференцированно, задерживая появление симптомов, или они могут быстро расти, образуя анапластическую олигодендроглиому. Симптомы этого типа опухоли включают головные боли и проблемы со зрением. Кроме того, закупорка желудочков может вызвать накопление спинномозговой жидкости, что приводит к опуханию вокруг опухоли. Расположение опухоли также может влиять на симптомы, так как опухоли лобной доли могут вызывать постепенные изменения настроения или личности, тогда как опухоли височной доли приводят к проблемам с координацией и речью.

Текущие исследования

Нейронные химеры

Исследователи смогли создать нейронные химеры, комбинируя нейроны, которые развивались из эмбриональных стволовых клеток, с глиальными клетками, которые также были получены из эмбриональных стволовых клеток. Эти нейронные химеры дают исследователям всеобъемлющий способ изучения молекулярных механизмов восстановления и регенерации клеток с помощью нейроэпителиальных клеток-предшественников и, надеюсь, пролят свет на возможное восстановление нервной системы в клинических условиях. В попытке идентифицировать ключевые особенности, которые дифференцируют нейроэпителиальные клетки от их клеток-предшественников, исследователи идентифицировали промежуточную нить, которая была выражена 98% нейроэпителиальных клеток нервной трубки, но не одной из их клеток-предшественников. После этого открытия стало ясно, что все три типа клеток в нервной системе являются результатом гомогенной популяции стволовых клеток. Чтобы сделать возможным клиническое восстановление нервной системы, исследователи должны были дополнительно охарактеризовать региональную детерминацию стволовых клеток во время развития мозга, определяя, какие факторы обязывают предшественника становиться тем или иным. Хотя точные факторы, которые приводят к дифференцировке, неизвестны, исследователи воспользовались нейронными химерами человека-крысы, чтобы исследовать развитие человеческих нейронов и глиальных клеток на животной модели. Эти нейронные химеры позволили исследователям взглянуть на неврологические заболевания на модели животных, где можно контролировать травматические и реактивные изменения. В конечном итоге исследователи надеются, что смогут использовать информацию, взятую из этих экспериментов с нейронной химерой, для восстановления областей мозга, пораженных нарушениями центральной нервной системы. Проблема доставки, однако, до сих пор не решена, поскольку было показано, что нейронные химеры циркулируют по желудочкам и проникают во все части ЦНС. Выявив признаки дифференцировки в окружающей среде, трансплантация нейроэпителиального предшественника может быть использована для лечения многих заболеваний, включая рассеянный склероз, болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона. Дальнейшее исследование нейронных химерных клеток и химерного мозга предоставит доказательства для манипулирования правильными генами и повышения эффективности восстановления нейронного трансплантата.

депрессия

Исследования депрессии показывают, что один из основных причин депрессии, стресс, также влияет на нейрогенез. Эта связь привела к тому, что исследователи постулировали, что депрессия может быть результатом изменений в уровнях нейрогенеза во взрослом мозге, особенно в зубчатой ​​извилине. Исследования показывают, что стресс влияет на нейрогенез, увеличивая глюкокортикоиды и уменьшая нейротрансмиттеры, такие как серотонин. Эти эффекты были дополнительно подтверждены путем индукции стресса у лабораторных животных, что привело к снижению уровня нейрогенеза. Кроме того, современные методы лечения депрессии также способствуют нейрогенезу. Текущие исследования направлены на дальнейшую проверку этой связи и определение механизма ее возникновения. Это может потенциально привести к лучшему пониманию развития депрессии, а также будущих методов лечения.


просмотров: 19