Шванновская ячейка - Schwann cell

Шванновская ячейка
1210 глиальных клеток ПНС.jpg
PNS имеет сателлитные и шванновские ячейки.
Идентификаторы
MeSH D012583
FMA 62121
Анатомические термины нейроанатомии

Шванн клетки или neurolemmocytes (названные в честь немецкого физиолога Шванн ) являются основным глии в периферической нервной системы (ПНС). Глиальные клетки функционируют, поддерживая нейроны и в ПНС, также включают сателлитные клетки , клетки обонятельной оболочки , кишечную глию и глию, которые находятся в окончаниях сенсорных нервов, таких как тельца Пачини . Два типа клеток Шванна - миелинизирующие и немиелинизирующие. Миелинизирующие шванновские клетки обвивают аксоны моторных и сенсорных нейронов, образуя миелиновую оболочку. Промотор шванновских клеток присутствует в нижележащемобласть гена дистрофина человека, дающая укороченный транскрипт, который снова синтезируется тканеспецифическим образом.

Во время развития ПНС регуляторные механизмы миелинизации контролируются прямым взаимодействием конкретных генов, влияя на транскрипционные каскады и формируя морфологию миелинизированных нервных волокон.

Шванновские клетки участвуют во многих важных аспектах периферийного нерва биология проводимости нервных импульсов вдоль аксонов , развития нервной системы и регенерации , трофической поддержки нейронов , производства нервного внеклеточного матрикса, модуляции нервно - мышечной синаптической активности, и презентации антигенов к Т -лимфоциты .

Болезнь Шарко-Мари-Тута , синдром Гийена-Барре (тип острой воспалительной демиелинизирующей полирадикулопатии), шванноматоз , хроническая воспалительная демиелинизирующая полинейропатия и проказа - все это невропатии с участием шванновских клеток.

Состав

Структура типичного нейрона
Шванновские клетки, обернутые вокруг аксона

Шванновские клетки - это различные глиальные клетки, которые поддерживают жизнь периферических нервных волокон (как миелинизированных, так и немиелинизированных). В миелинизированных аксонах шванновские клетки образуют миелиновую оболочку. Оболочка не сплошная. Отдельные миелинизирующие шванновские клетки покрывают около 1 мм аксона, что соответствует примерно 1000 шванновских клеток на длине 1 м аксона. Промежутки между соседними ячейками Шванна называются узлами Ранвье .

Ганглиозид 9-O-ацетил GD3 представляет собой ацетилированный гликолипид, который содержится в клеточных мембранах многих типов клеток позвоночных. Во время регенерации периферических нервов 9-O-ацетил GD3 экспрессируется шванновскими клетками.

Функция

Позвоночных нервная система опирается на миелиновой оболочки для изоляции , и в качестве способа снижения мембранной емкости в аксона. Потенциал действия прыгает от узла к узлу, в процессе , называемом скачкообразной проводимостью , который может увеличить проводимости скорость до 10 раз, без увеличения диаметра аксонов. В этом смысле, Шванн клетки являются аналогами ПНС портретируемого , центральной нервной системы «ы олигодендроциты . Однако, в отличие от олигодендроцитов, каждая миелинизирующая шванновская клетка обеспечивает изоляцию только одного аксона (см. Изображение). Такое расположение позволяет скачкообразно проводить потенциалы действия с повторным размножением в узлах Ранвье. Таким образом, миелинизация значительно увеличивает скорость проводимости и экономит энергию.

Немиелинизирующие шванновские клетки участвуют в поддержании аксонов и имеют решающее значение для выживания нейронов. Некоторые группируются вокруг меньших аксонов ( внешнее изображение здесь ) и образуют связки Remak .

Миелинизирующие шванновские клетки начинают формировать миелиновую оболочку у млекопитающих во время внутриутробного развития плода и работают, закручиваясь вокруг аксона, иногда со 100 оборотами. Хорошо развитая клетка Шванна имеет форму свернутого листа бумаги со слоями миелина между каждой спиралью. Внутренние слои оболочки , которые в основном представляют собой мембранный материал, образуют миелиновую оболочку, в то время как самый внешний слой ядерной цитоплазмы образует неврилемму . Только небольшой объем остаточной цитоплазмы обеспечивает связь между внутренним и внешним слоями. Гистологически это рассматривается как вырез Шмидта-Лантермана .

Регенерация

Шванновские клетки известны своей ролью в поддержке регенерации нервов . Нервы в ПНС состоят из множества аксонов, миелинизированных шванновскими клетками. При повреждении нерва шванновские клетки помогают переваривать его аксоны ( фагоцитоз ). Следуя этому процессу, шванновские клетки могут направлять регенерацию, формируя туннель, ведущий к целевым нейронам. Этот туннель известен как полоса Бюнгнера , направляющая дорожка для регенерирующих аксонов, которая ведет себя как эндоневральная трубка. Культя поврежденного аксона способна прорасти, и те ростки, которые прорастают через «туннель» шванновских клеток, в хороших условиях делают это со скоростью около 1 мм / день. Скорость регенерации со временем снижается. Таким образом, успешные аксоны могут повторно соединяться с мышцами или органами, которыми они ранее управляли, с помощью шванновских клеток, но специфичность не сохраняется, и часто возникают ошибки, особенно на больших расстояниях. Из-за их способности влиять на регенерацию аксонов, шванновские клетки также были связаны с предпочтительной реиннервацией моторики . Если шванновские клетки не могут связываться с аксонами, аксоны умирают. Регенерирующие аксоны не достигнут цели, если только шванновские клетки не поддерживают их и не направляют . Было показано, что они опережают конусы роста .

Шванновские клетки необходимы для поддержания здоровья аксонов. Они производят множество факторов, включая нейротрофины , а также передают важные молекулы аксонам.

Шванновская ячейка.
Клетка Шванна в культуре.

Генетика

Образование шванновских клеток

Sox10

SOX10 является фактором транскрипции, активным во время эмбрионального развития, и многочисленные доказательства указывают на то, что он важен для генерации глиальных клонов из клеток гребня туловища. Когда SOX10 инактивирован у мышей, сателлитная глия и предшественники шванновских клеток не могут развиваться, хотя нейроны генерируются нормально без проблем. В отсутствие SOX10 клетки нервного гребня выживают и могут свободно генерировать нейроны, но спецификация глии блокируется. SOX10 может влиять на реакцию ранних глиальных предшественников на нейрегулин 1 (см. Ниже).

Нейрегулин 1

Нейрегулин 1 (NRG1) действует несколькими способами, способствуя формированию и обеспечивая выживание незрелых шванновских клеток. Во время эмбрионального развития NRG1 ингибирует образование нейронов из клеток нервного гребня, вместо этого способствуя тому, чтобы клетки нервного гребня направлялись по пути к глиогенезу. Передача сигналов NRG1, однако, не требуется для дифференцировки глии от нервного гребня.

NRG1 играет важную роль в развитии производных нервного гребня. Клеткам нервного гребня необходимо мигрировать мимо ганглиев задних корешков, чтобы найти вентральные области симпатического ганглиогенеза. Это также важный фактор выживания, происходящий из аксонов, и митоген для предшественников шванновских клеток. Он обнаруживается в ганглиях задних корешков и мотонейронах в тот момент, когда предшественники шванновских клеток начинают заселять спинномозговые нервы и, следовательно, влияют на выживаемость шванновских клеток. В эмбриональных нервах изоформа трансмембранной III, вероятно, является первичным вариантом NRG1, ответственным за сигналы выживания. У мышей, у которых отсутствует трансмембранная изоформа III, предшественники шванновских клеток в конечном итоге удаляются из спинномозговых нервов.

Формирование миелиновой оболочки

P0

Нулевой миелиновый белок (P0) представляет собой молекулу клеточной адгезии, принадлежащую к суперсемейству иммуноглобулинов, и является основным компонентом периферического миелина, составляя более 50% от общего белка в оболочке. Было показано, что P0 необходим для образования компактного миелина, поскольку у мышей с нулевым мутантом P0 (P0-) обнаружена сильно аберрантная периферическая миелинизация. Хотя миелинизация аксонов большого калибра была инициирована у мышей P0-, полученные слои миелина были очень тонкими и плохо уплотненными. Неожиданно мыши P0- также показали дегенерацию обоих аксонов и окружающих их миелиновых оболочек, что позволяет предположить, что P0 играет роль в поддержании структурной целостности как образования миелина, так и аксона, с которым он связан. У мышей P0- развился поведенческий дефицит примерно в 2-недельном возрасте, когда у мышей начали проявляться признаки легкой дрожи. По мере развития животных также возникала грубая несогласованность, в то время как дрожание становилось более сильным, а у некоторых мышей старшего возраста развивалось судорожное поведение. Несмотря на множество нарушений моторного поведения, у этих животных не наблюдалось паралича. P0 также является важным геном, экспрессирующимся на ранних стадиях линии шванновских клеток, экспрессирующимся в предшественниках шванновских клеток после дифференциации из мигрирующих клеток нервного гребня внутри развивающегося эмбриона.

Крокс-20

Несколько важных факторов транскрипции также экспрессируются и участвуют на различных стадиях развития, изменяя характеристики шванновских клеток от незрелого до зрелого состояния. Одним из незаменимых факторов транскрипции, экспрессируемых в процессе миелинизации, является Krox-20. Это общий фактор транскрипции «цинковые пальцы», который экспрессируется в ромбомерах 3 и 5.

Krox-20 считается одним из главных регуляторов миелинизации ПНС и играет важную роль в управлении транскрипцией определенных структурных белков миелина. Было показано, что он контролирует набор генов, ответственных за вмешательство в эту функцию в аксоне, переводя его из промиелинизирующего состояния в миелинизирующее. Таким образом, у мышей Krox-20 с двойным нокаутом было зарегистрировано, что затрагивается сегментация заднего мозга, а также миелинизация аксонов, связанных с шванновскими клетками. Действительно, у этих мышей шванновские клетки не способны выполнять свою миелинизацию должным образом, поскольку они охватывают свои цитоплазматические отростки только на полтора оборота вокруг аксона, и, несмотря на то, что они все еще экспрессируют маркер раннего миелина, продукты гена позднего миелина отсутствуют. . Кроме того, недавние исследования также доказали важность этого фактора транскрипции в поддержании фенотипа миелинизации (и требует совместной экспрессии Sox ​​10), поскольку его инактивация приводит к дедифференцировке шванновских клеток.

Клиническое значение

Болезнь Шарко – Мари – Тута (CMT), синдром Гийена – Барре (GBS, тип острой воспалительной демиелинизирующей полирадикулопатии), шванноматоз и хроническая воспалительная демиелинизирующая полинейропатия (CIDP), проказа и вирус Зика - все это невропатии с участием шванновских клеток.

Трансплантация

В ряде экспериментальных исследований, проведенных с 2001 года, были имплантированы шванновские клетки в попытке вызвать ремиелинизацию у пациентов с рассеянным склерозом . За последние два десятилетия многие исследования продемонстрировали положительные результаты и потенциал трансплантации шванновских клеток в качестве терапии травмы спинного мозга, как для возобновления роста, так и для миелинизации поврежденных аксонов ЦНС. Трансплантаты шванновских клеток в сочетании с другими методами лечения, такими как хондроитиназа ABC, также показали свою эффективность в функциональном восстановлении после повреждения спинного мозга.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки