Нейроэпителиальная клетка - Neuroepithelial cell
Нейроэпителиальные клетки или нейроэктодермальные клетки образуют стенку закрытой нервной трубки на раннем этапе эмбрионального развития . Нейроэпителиальные клетки покрывают толщину стенки трубки, соединяясь с пиальной поверхностью, а также с поверхностью желудочков или просвета . Они соединены в просвете трубки соединительными комплексами , где они образуют псевдостратифицированный слой эпителия, называемый нейроэпителием .
Нейроэпителиальные клетки являются стволовыми клетками по центральной нервной системе , известной как нервные стволовые клетки , а также генерировать промежуточные клетки - предшественники , известные как радиальных глиальных клеток , что дифференцируются в нейроны и глии в процессе нейрогенеза .
Эмбриональное нервное развитие
Развитие мозга
В течение третьей недели эмбрионального роста мозг раннего плода начинает развиваться в процессе, называемом морфогенезом . Нейроэпителиальные клетки эктодермы начинают быстро размножаться и складываются, образуя нервную пластинку , которая инвагинирует в течение четвертой недели эмбрионального роста и формирует нервную трубку . Образование нервной трубки поляризует нейроэпителиальные клетки, ориентируя апикальную сторону клетки так, чтобы она была обращена внутрь, которая позже становится зоной желудочков, а базальная сторона ориентирована наружу, которая контактирует с пиальной или внешней поверхностью развивающегося мозга . В рамках этой полярности нейроэпителиальные клетки экспрессируют проминин-1 в апикальной плазматической мембране, а также в плотных контактах для поддержания клеточной полярности. Интегрин альфа 6 прикрепляет нейроэпителиальные клетки к базальной пластинке . Нервная трубка начинается в виде одного слоя Многорядных эпителиальных клеток , но быстрое распространение нейроэпителиальных клеток создает дополнительные слои и в конечном итоге три различные области роста. Поскольку эти дополнительные слои образуют, апикально-базальная полярность должна быть снижена. Дальнейшее разрастание клеток в этих областях дает начало трем отдельным областям мозга: переднему мозгу , среднему мозгу и заднему мозгу . Нервная трубка также дает начало спинному мозгу .
Разрастание нейроэпителиальных клеток
Нейроэпителиальные клетки представляют собой класс стволовых клеток и обладают способностью к самообновлению. Во время формирования нервной трубки нейроэпителиальные клетки подвергаются симметричным пролиферативным делениям, которые дают начало двум новым нейроэпителиальным клеткам. На более поздней стадии развития мозга нейроэпителиальные клетки начинают самообновляться и одновременно дают начало не стволовым клеткам-предшественникам, таким как радиальные глиальные клетки , подвергаясь асимметричному делению. Экспрессия Tis21 , антипролиферативного гена, заставляет нейроэпителиальную клетку переключаться с пролиферативного деления на нейронное деление. Многие из нейроэпителиальных клеток также делятся на радиальные глиальные клетки, похожие, но более ограниченные по судьбе клетки. Будучи клеткой, в большей степени ограничивающей судьбу, радиальная глиальная клетка будет генерировать постмитотические нейроны, промежуточные клетки-предшественники или астроциты в глиогенезе . Во время деления нейроэпителиальных клеток межкинетическая миграция ядер позволяет клеткам неограниченно делиться, сохраняя при этом плотную упаковку. Во время G1 в клеточном ядре мигрирует к базальной стороне клетки и остается там S фазы и мигрирует к апикальной стороне для фазы G2 . Эта миграция требует помощи микротрубочек и актиновых филаментов .
Радиальный переход глиальных клеток
Нейроэпителиальные клетки дают начало радиальным глиальным клеткам-предшественникам на раннем эмбриональном развитии. Чтобы произвести это изменение, нейроэпителиальные клетки начинают подавлять свои эпителиальные свойства, останавливая экспрессию окклюдина , белка плотных контактов. Потеря окклюдина вызывает потерю прежних герметичных соединений, которые необходимы для образования нейробластов . Другой белок плотных контактов , PARD3 , остается на апикальной стороне клетки совместно с N-кадгерином и сохраняет неповрежденной апикальную поверхность нейроэпителиальной клетки. В отсутствие окклюдина некоторая полярность все еще теряется, и нейроэпителиальная клетка дает начало радиальной глиальной клетке.
Взрослый нейрогенез
Генез нейроэпителиальных клеток в ЦНС взрослого
Во взрослом ЦНСЕ, нейроэпителиальные клетки возникают в нескольких различных участках мозга: в субвентрикулярной зону (SVZ), в обонятельную луковицу и зубчатую извилину на гиппокампе . Эти клетки не появляются ни в одной периферической нервной системе . Нейроэпителиальные клетки, которые часто классифицируются как нервные стволовые клетки, дают начало лишь нескольким разновидностям 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 либо в нейроны, либо в глиальные клетки. Нейроэпителиальные клетки подвергаются двум различным формам митоза: асимметричному дифференцирующему делению и симметричному плодовитому делению. В асимметричных делениях клеток приводят к двум различным сортам дочерних клеток (т.е. нейроэпителиальные делит клетку в радиальные глиальные клетки и другой нейроэпителиальную клетку), в то время как симметричный вариант Урожайность идентичных дочерние клеток. Этот эффект вызван ориентацией митотического веретена , которое располагается либо в задней, либо в передней области митотической клетки, а не в центре, где оно находится во время симметричного деления. Клетки-предшественники и клетки радиальной глии 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 в глию. В целом нейрогенез регулируется как множеством разнообразных регуляторных путей в ЦНС, так и несколькими другими факторами, от генов до внешних стимулов, таких как индивидуальное поведение человека. Большая взаимосвязанная сеть регуляторных ответов служит для точной настройки ответов, обеспечиваемых новообразованными нейронами.
Нейрогенез при восстановлении нервной системы
Нейрогенез в мозге взрослого часто связан с заболеваниями , которые ухудшают ЦНС, как болезнь Хантингтона , болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона . Хотя нейрогенез у взрослых активируется в гиппокампе у пациентов с этими заболеваниями, еще предстоит выяснить, являются ли его эффекты регенеративными или неубедительными. 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 (тау-белок, связанный с микротрубочками) и хантингтин , также часто связаны с пластичностью мозга и его модификациями. Нейропластичность связана с нейрогенезом дополнительным образом. Новые нейроны, генерируемые нейроэпителиальными клетками, предшественниками и радиальными глиальными клетками, не выживут, если они не смогут интегрироваться в систему, создавая связи с новыми соседями. Это также приводит ко многим противоречивым концепциям, таким как нейрогенная терапия, включающая трансплантацию местных клеток-предшественников в поврежденную область.
Сопутствующие заболевания
Дисэмбриопластическая нейроэпителиальная опухоль (ДНТ)
Dysembryoplastic Нейроэпителиальные опухоль является редким, доброкачественная опухоль , которая поражает 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 обычно способны полностью выздороветь, практически без долгосрочных эффектов.
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, что подвергает пациентов риску обструктивной гидроцефалии , повышенного внутричерепного давления и, в редких случаях, внутрикистозного кровоизлияния. Это происходит в результате увеличения кисты из-за того, что эпителий выделяет дополнительную слизистую жидкость. Кисты обычно обнаруживаются случайно или если у пациента появляются симптомы гидроцефалии. Более крупные кисты оперируются, в то время как более мелкие, не обструктивные, кисты 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 над олигодендроцитами и обычно обнаруживается в головном мозге вокруг лобных или височных долей. Опухоли могут либо медленно расти хорошо дифференцированным образом, отсрочивая появление симптомов, либо они могут быстро расти с образованием анапластической олигодендроглиомы . Симптомы этого типа опухоли включают головные боли и проблемы со зрением. Кроме того, закупорка желудочков может вызвать скопление спинномозговой жидкости, что приведет к отеку вокруг опухоли. Расположение опухоли также может влиять на симптомы, поскольку опухоли лобных долей могут вызывать постепенные изменения настроения или личности, в то время как опухоли височных долей приводят к проблемам с координацией и речью.
Текущее исследование
Нервные химеры
Исследователи смогли создать нейронные химеры , комбинируя нейроны, которые развились из эмбриональных стволовых клеток, с глиальными клетками, которые также были получены из эмбриональных стволовых клеток . Эти нейронные химеры дают исследователям всесторонний способ изучения молекулярных механизмов восстановления и регенерации клеток с помощью нейроэпителиальных клеток-предшественников и, мы надеемся, прольют свет на возможное восстановление нервной системы в клинических условиях. В попытке идентифицировать ключевые особенности, которые отличают нейроэпителиальные клетки от их клеток-предшественников , исследователи идентифицировали промежуточный филамент, который экспрессируется 98% нейроэпителиальных клеток нервной трубки, но ни один из их клеток-предшественников. После этого открытия стало ясно, что все три типа клеток нервной системы являются результатом гомогенной популяции стволовых клеток. Чтобы сделать возможной клиническую репарацию нейронов, исследователям потребовалось дополнительно охарактеризовать региональную детерминацию стволовых клеток во время развития мозга, определив, какие факторы обуславливают превращение предшественника в тот или иной. Хотя точные факторы, которые приводят к дифференцировке, неизвестны, исследователи использовали нейронные химеры человека и крысы, чтобы изучить развитие человеческих нейронов и глиальных клеток на животной модели. Эти нейронные химеры позволили исследователям взглянуть на неврологические заболевания на животных моделях, где можно контролировать травматические и реактивные изменения. Со временем исследователи надеются использовать информацию, полученную в ходе экспериментов с нейронными химерами, для восстановления участков мозга, пораженных нарушениями центральной нервной системы. Проблема доставки, однако, все еще не решена, поскольку было показано, что нейральные химеры циркулируют по желудочкам и включаются во все части ЦНС. Обнаружив экологические признаки дифференциации, трансплантация нейроэпителиального предшественника может быть использована при лечении многих заболеваний, включая рассеянный склероз , болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона. Дальнейшее исследование нейральных химерных клеток и химерного мозга предоставит доказательства для манипулирования правильными генами и повышения эффективности восстановления нервного трансплантата.
Депрессия
Исследования депрессии показывают, что один из основных причинных факторов депрессии, стресс, также влияет на нейрогенез. Эта связь привела к тому, что исследователи постулировали, что депрессия может быть результатом изменений уровней нейрогенеза в мозге взрослого человека, особенно в зубчатой извилине . Исследования показывают, что стресс влияет на нейрогенез, увеличивая количество глюкокортикоидов и уменьшая количество нейромедиаторов, таких как серотонин . Эти эффекты были дополнительно подтверждены путем индукции стресса у лабораторных животных, что привело к снижению уровней нейрогенеза. Кроме того, современные методы лечения депрессии также способствуют нейрогенезу. Текущее исследование направлено на дальнейшую проверку этой связи и определение механизма, с помощью которого она возникает. Это потенциально может привести к лучшему пониманию развития депрессии, а также будущих методов лечения.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- нейроэпителиальные + клетки в медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)