Радиальная глиальная клетка | |
---|---|
G- Экспрессия рецептора CSF четко очерчивает клетки радиальной глии в эмбриональном мозге мыши. Из Kirsch et al., 2008. | |
Подробности | |
Идентификаторы | |
Латинский | gliocytus radialis |
TH | H3.11.08.3.01098 |
Анатомические термины микроанатомии. [редактировать в Викиданных ] |
Радиальный глиальные клетки или клетки-предшественники радиальной глии (RGP ), являются биполярными -образными клетками-предшественниками, которые отвечают за производство все нейроны в коре головного мозга. RGP также продуцируют определенные линии глии, включая астроциты и олигодендроциты. Их клеточные тела (somata ) находятся в эмбриональной желудочковой зоне, которая находится рядом с развивающейся желудочковой системой.
Во время развития новорожденные нейроны используют радиальную глию в качестве каркаса, перемещаясь по радиальным глиальным волокнам, чтобы достичь своего конечного пункта назначения. 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 (изученных на сегодняшний день).
Термин «радиальная глия» относится к морфологическим характеристикам этих клеток, которые были впервые обнаружены, а именно, их радиальные отростки и их сходство с астроцитами, другим членом семейства глиальных клеток.
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 глия Мюллера может дедифференцироваться на легко делящихся нейронных предшественников в ответ на травму.
Slcla3 в глии БергманаХарактеристики, которые действительно отличают глию Мюллера от радиальной глии в других областях мозга., является их обладание оптическими свойствами. Большая часть сетчатки на самом деле в значительной степени светорассеивающая, что позволяет предположить, что глия Мюллера служит основным волокном, ответственным за передачу света к фоторецепторам в задней части сетчатки. Свойства, которые помогают мюллеровской глии выполнять эту функцию, включают ограниченное количество митохондрий (которые очень светорассеивают), а также особое расположение внутренних белковых нитей.
Мюллерглия является преобладающим типом макроглии в сетчатке, поэтому они берут на себя многие из поддерживающих функций, которые астроциты и олигодендроциты обычно выполняют в остальной части центральной нервной системы.
Bergmann глия (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. Поскольку бергмановская глия, по-видимому, сохраняется в мозжечке и выполняет многие из функций, характерных для астроцитов, их также называют «специализированными астроцитами». Глия Бергмана имеет несколько радиальных отростков, которые проходят через молекулярный слой коры мозжечка и заканчиваются на пиальной поверхности в виде луковичного конца стопы. Глиальные клетки Бергмана участвуют в миграции гранулярных клеток, направляя маленькие нейроны из внешнего гранулярного слоя вниз к внутреннему гранулярному слою вдоль их обширных радиальных отростков. Помимо своей роли в раннем развитии мозжечка, глия Бергмана также необходима для синаптического отсечения. После гибели клеток Пуркинье, вызванной повреждением ЦНС, глия Бергмана претерпевает обширные пролиферативные изменения, чтобы заменить потерянную или поврежденную ткань в процессе, известном как глиоз.
Радиальный глий клетки происходят в результате трансформации нейроэпителиальных клеток, которые образуют нервную пластинку во время нейрогенеза в начале эмбрионального развития. Этот процесс опосредуется подавлением экспрессии белков, связанных с эпителием (например, плотных контактов ), и повышением регуляции специфичных для глии функций, таких как гранулы гликогена, астроциты. транспортер глутамата аспартата (GLAST), промежуточный филамент виментин и, в некоторых случаях, включая людей, глиальный фибриллярный кислый белок ( GFAP).
После этого перехода радиальная глия сохраняет многие из исходных характеристик нейроэпителиальных клеток, включая их апикально-базальную полярность, их положение вдоль боковые желудочки развивающейся коры и фазовая миграция их ядер в зависимости от их местоположения с клеточным циклом (так называемая «межкинетическая миграция ядер»).
Радиальная глия теперь признана ключевыми клетками-предшественниками в развивающейся клетке. нервная система. На поздних стадиях нейрогенеза радиальные глиальные клетки делятся асимметрично в желудочковой зоне, генерируя новую радиальную глиальную клетку, а также постмитотический нейрон или дочерняя клетка промежуточного предшественника (IPC). Промежуточные клетки-предшественники затем симметрично делятся в субвентрикулярной зоне с образованием нейронов. Локальные 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 радиальная глия и дочерние клетки, происходящие из 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. гирификация ). Радиальные глиальные клетки демонстрируют высокий уровень транзиторной активности кальция, которая передается между RGC в желудочковой зоне и по радиальным волокнам двунаправленно к / от кортикальной пластинки. 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.
По завершении кортикального развития большая часть лучевой глии теряет свое прикрепление к желудочков и мигрируют к поверхности коры головного мозга, где у млекопитающих большинство из них станет астроцитами в процессе глиогенеза.
. Было высказано предположение, что радиальная глия, скорее всего, дает начало олигодендроцитам через поколение 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 этот процесс также в развивающемся мозге.
Недавно, были также обнаружены радиальные глии, которые генерируют исключительно нейроны верхнего слоя коры. 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.
Лучше всего охарактеризованной и первой широко признанной функцией радиальной глии является их роль как каркаса для миграции нейронов в коре головного мозга и мозжечке. 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. Дополнительные данные свидетельствуют о том, что многие нейроны могут перемещаться между соседними радиальными глиальными волокнами во время миграции.
Хотя возбуждающая миграция нейронов в основном радиальная, тормозящая ГАМКергические нейроны претерпевают тангенциальную миграцию. Тангенциально мигрирующие нейроны, по-видимому, также инициируют контакт с лучевыми глиальными волокнами в развивающейся коре головного мозга хорьков, вовлекая радиальные глиальные клетки в обе эти формы миграции.
Поскольку радиальная глия, кажется, дифференцируется поздно в развитии спинного мозга, в начале глиогенеза, неясно, участвуют ли они в нейрогенезе спинного мозга или миграции.
Радиальная глия также участвует в формировании границ между различными аксональные тракты и белое вещество области мозга.
Поскольку радиальная глия служит первичными нейронными и глиальными предшественниками в головном мозге, Помимо того, что они имеют решающее значение для правильной миграции нейронов, дефекты функции лучевой глии могут иметь глубокие последствия для развития нервной системы.
Мутации в Lis1 или Nde1, незаменимых белках для радиальной глии дифференциации и стабилизации, вызывают ассоциированные заболевания нервной системы Лиссэнцефалию и микролисэнцефалию (которые буквально переводится как «гладкий мозг»). Пациенты с этими заболеваниями характеризуются отсутствием кортикальных складок (борозды и извилины ) и уменьшенным объемом 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.
Смерть нервных клеток-предшественников недавно была связана с комариным заболеванием. переносимый вирус, Зика. Эпидемиологические данные указывают на то, что инфицирование эмбриона в течение первых двух триместров беременности может вызвать врожденные дефекты плода и микроцефалию, возможно, из-за гибели клеток-предшественников. Кроме того, мутации в генах, связанных с микроцефалией, которые кодируют такие белки, как WDR62, могут приводить к истощению радиальной глии во время развития мозга, что в конечном итоге приводит к уменьшению размера мозга и умственным отклонениям.
Камилло Гольджи, используя свою технику окрашивания серебром (позже названную методом Гольджи ), впервые описал радиально ориентированные клетки, простирающиеся от центрального канала до внешней поверхности спинной мозг эмбриона цыпленка в 1885 году.
Используя метод Гольджи, Джузеппе Маджини затем изучил кору головного мозга плода млекопитающих в 1888 году, подтвердив аналогичное присутствие удлиненных радиальных клеток в коре головного мозга (также описанное Kölliker как раз перед ним) и наблюдал за «различными варикозными расширениями или опухолями» на лучевых волокнах. Заинтригованный, Маджини также заметил, что размер и количество этих варикозных узлов увеличивались позже в развитии и отсутствовали во взрослой нервной системе. Основываясь на этих выводах, Маджини предположил, что эти варикозные болезни могут быть причиной развития нейронов. Используя комбинированный метод окрашивания Гольджи и гематоксилином, Маджини смог идентифицировать эти варикозные расширения как клетки, некоторые из которых были очень тесно связаны с радиальными волокнами.
Дополнительные ранние работы, которые были важны в выяснение идентичности и функции радиальной глии было завершено Рамоном-и-Кахалем, который первым предположил, что радиальные клетки были типом глии из-за их сходства с астроцитами; и Вильгельм Хис, который также предложил идею о том, что растущие аксоны могут использовать радиальные клетки для ориентации и руководства во время развития.
Несмотря на начальный период интереса к радиальной глии, было получено мало дополнительной информации. около 60 лет спустя электронный микроскоп и иммуногистохимия не стали доступны.