Войти
Клеточные адгезии можно определить как белки или белковые агрегаты, которые образуют механические и химические связи между внутриклеточным и внеклеточным пространством. Адгезии служат нескольким важным процессам, включая миграцию клеток, передачу сигнала, развитие и восстановление тканей. Благодаря этой функциональности, адгезии и адгезионные молекулы стали предметом изучения в научном сообществе. В частности, было обнаружено, что спайки участвуют в развитии тканей, пластичности и формировании памяти в центральной нервной системе (ЦНС) и могут оказаться жизненно важными для создания специфических для ЦНС терапевтических средств.
Изображение любезно предоставлено пользователем Википедии JWSchmidt под лицензией GNU Free Documentation License | Классификация адгезии | Приблизительный размер |
|---|---|
| Возникновение | 0,25 мкм |
| Фокальный комплекс | 0,5 мкм |
| Фокальная адгезия | 1-5 мкм |
| Фибриллярная адгезия | >5 мкм |
На раннем этапе развития миграция клеток играет решающую роль в организации нервной ткани. Хотя все еще в значительной степени исследуются, сети высокоупорядоченных нейронов, как известно, являются жизненно важным компонентом связи нервной системы с телом. Главный механизм клеточной миграции - это перенос внутренней силы во внешнюю среду. Передача силы может происходить посредством множества механизмов, хотя известно, что комплексы адгезии между клеткой и внеклеточным матриксом (ВКМ) являются главными механизмами этой активности. Миграция клеток обычно классифицируется по четырем клеточным процессам:
координация этих процессов процессы позволяют эффективно перемещать клетки через окружающую их среду.
Зависимая от каркасных клеток миграция, в которой адгезивные молекулы кадгерина (N-кадгерина) жестко регулируются, обеспечивает один из режимов подвижности в развивающейся нейронной ткани. Во время миграции клеток N-кадгерин связывает нейрон с глиальным волокном и обеспечивает передачу силы, создаваемой тредмиллингом внутриклеточной актиновой сети, на глиальное волокно. Передача силы через интерфейс клетка - глиальное волокно суммируется по многим индивидуальным взаимодействиям N-кадгерин / глиальные волокна, обеспечивая требуемые уровни силы тяги, необходимой для миграции. Также было показано, что эти адгезивные молекулы кадгерина интернализуются и рециркулируются мигрирующим нейроном. Этот механизм рециркуляции кадгерина, как полагают, является существенным в пути миграции, основанном на нейронной адгезии. Миграция на основе кадгерина важна для организации тканей в центральной нервной системе, особенно в формировании кортикального слоя.
Также было высказано предположение, что путь N-кадгерина может иметь решающее значение в дифференцировке нейронов , поскольку нокдаун пути N-кадгерина приводит к преждевременной дифференцировке нейронов.
Интегрин-зависимая клеточная миграция может быть описана как белковые бляшки, которые образуют механическую связь между внутриклеточной и внеклеточной средами. Один из основных компонентов этой классификации миграции клеток, интегрин, представляет собой димер трансмембранного белка, который связывает компоненты ECM на его внешних доменах и компоненты цитоскелета актин на его внутриклеточных доменах.. Эти адгезии объединяют силы между внутриклеточным и внеклеточным пространством через механизмы ретроградного потока актина (которые были описаны как молекулярное сцепление) и через механизм сокращения актин-миозиновых белков. Считается, что эти спайки участвуют в механочувствительности, то есть они реагируют как физически, так и химически при воздействии различных физических сред.
Конусы роста функционируют как структурные и химически чувствительные клеточные органеллы, управляющие аксонами. Конусы роста очень динамичны по своей природе и содержат динамический актиновый цитоскелет в своей периферической области, подвергающийся постоянному ретроградному току. Эта ретроградная сила обеспечивает механизм для конуса роста, чтобы реагировать на сигнал направления, тем самым направляя аксоны нейронов. Колбочки роста, как известно, реагируют на различные механические сигналы, которые могут быть жизненно важными для правильного развития нервной системы, поскольку конусы роста испытывают широкий спектр механических условий, перемещаясь во внеклеточном пространстве. Исследования показывают, что ростовые конусы из разных областей мозга могут по-разному реагировать на механические сигналы. Было продемонстрировано, что нервные клетки, расположенные в гиппокампе, не чувствительны к различной механической жесткости, поскольку это связано с разрастанием, когда клетки, происходящие из ганглия задних корешков, демонстрируют максимальный разрастание на поверхности примерно 1 кПа. Конусы роста нервных клеток как гиппокампа, так и ганглия дорсальных корешков демонстрируют повышенную генерацию силы тяги на субстратах с повышенной жесткостью. Конусы роста используют механизмы миграции интегринов, такие как интегрины, но не являются классом миграции клеток.
Thy-1 (или CD90.2 ) представляет собой мембраносвязанный гликопротеин, который, как было показано, участвует в пути наведения аксонов. Было показано, что этот белок очень подвижен, поскольку он содержит мембранный якорь GPI. Хотя многие детали неуловимы, известно, что thy-1 взаимодействует с белковым димером интегрином, обнаруженным на астроцитах, образуя агрегаты, которые могут ингибировать рост и распространение нейритов. Также было показано, что Thy-1 участвует в пути киназы семейства src. Эта обратная связь астроцит-нейрон была предложена как механизм, участвующий в восстановлении ткани ЦНС после травмы, так как понижающая регуляция thy-1 может привести к усиленному разрастанию нейритов. Дополнительные исследования показали, что экспрессия Thy-1 у людей в постнатальном периоде повышается в течение нескольких недель. Это говорит о том, что, помимо восстановления тканей, thy-1 может играть роль в раннем развитии и организации ткани ЦНС.
Белки семейства L1 являются участвуют в миграции нейронов, а также в росте аксонов и собственно формировании синапсов, и включают L1CAM, CHL1, NrCAM и нейрофасцин. Молекула адгезии клеток L1 (L1CAM) была впервые обнаружена как важная для развития тканей, связанных с нейронами, в середине 1980-х годов и представляет собой трансмембранный гликопротеин с массой примерно 200-220 кДа. Во внеклеточном домене белок L1CAM включает повторы IgG и фибронектин -III (FN-III), которые позволяют взаимодействовать с интегринами и белками ЕСМ. Подобно интегрину, F1CAM внутриклеточно экспрессирует домены, которые взаимодействуют с актиновым цитоскелетом. Подтверждением того, что белки семейства L1 участвуют в развитии ЦНС, является открытие, что L1CAM высоко экспрессируется в нейрональной ткани на ранних стадиях ее роста, особенно на концах аксонов. Было обнаружено, что некоторые области мозга, такие как гиппокамп, сильно экспрессируют L1CAM во взрослом возрасте, хотя точная причина этого не выяснена.
Из-за его участия в развитии нейронов и управлении аксонами было высказано предположение, что белки L1CAM и семейства L1 могут быть полезными терапевтическими средствами для лечения повреждения ткани в ЦНС. Некоторые даже предположили, что экспрессия L1CAM повышается in vivo во время восстановления ткани, что подтверждает мнение о том, что он приносит пользу при восстановлении ткани ЦНС.
Механочувствительность - это процесс, с помощью которого клетки изменяют свои биофизические свойства в ответ на механические сигналы, присутствующие в окружающей среде. Хорошо известно, что самые разные типы клеток изменяют свое поведение на механические сигналы окружающей среды.
В дополнение к передаче силы на ECM для расширения и развития нейронов, спайки, опосредованные интегрином, также являются функциональными в этих процессах механочувствительности в нейронах. Определение механических свойств внешней среды in vivo может определять поведение клеток, такое как дифференциация и ветвление. Экспериментально установлено, что увеличение жесткости субстрата (~ 2-80 кПа) может привести к секвестрированию разветвлений нейритов и увеличению длины ветвей.
Некоторые изнурительные заболевания возникают из-за ошибок в нервной системе. развитие частично из-за проблем, связанных с адгезией нервных клеток и механизмами адгезии.
| Год | Комментарии |
|---|---|
| мозолистое тело гипоплазия | Неполное развитие мозолистого тела |
| Замедление | Нарушение когнитивной функции |
| Сведенные пальцы | Аномальное развитие большого пальца |
| Спастическая параплегия | Жесткость и сокращение в нижних конечностях |
| Гидроцефалия | Аномальные скопления Спинномозговая жидкость в черепе |
