Радиальная глия сетчатки глаза
Радиальные глиальные клетки , или радиальные глиальные клетки — предшественники (RGPs) являются биполярные-образную форму клетки — предшественники , которые отвечают за производство всех нейронов в коре головного мозга . RGPs также производят некоторые клоны из глии , включая астроциты и олигодендроциты .
Их клеточные тела ( somata ) находятся в зародышевом вентрикулярной зоне , которая находится рядом с развивающейся желудочковой системы . Во время разработки, новорожденные нейроны используют радиальные глии , как строительные леса , путешествуя вдоль радиальные глиальные волокна для того , чтобы достичь своих конечных пунктов назначения. Несмотря на различных возможных судьбы радиальной глии населения, было продемонстрировано с помощью клонального анализа , что большинство радиальной глии имеет ограниченный, унипотентен или мультипотентное , судеб. Радиальные глии могут быть найдены во время нейрогенной фазы во всех позвоночных (изученной на сегодняшний день).
Термин «радиальные глии» относится к морфологическим характеристикам этих клеток , которые впервые были обнаружены , а именно: их радиальные процессы и их сходство с астроцитами , другой член глиальной клеток семьи.
Состав
Мюллер глии
Müller глии радиальные глиальные клетки, которые присутствуют в разработке, а также взрослых, сетчатка . Как и в коре головного мозга , Мюллер глия имеет длинные процессы , которые охватывают всю ширину сетчатки, из базального слоя клеток к апикальному слою. Однако, в отличие от корковой радиальной глии, Müller глия не появляется в сетчатке , пока после первых раундов нейрогенеза произошли. Исследования показывают , что Müller глии может дедифференцироваться в легко деления нервных клеток — предшественников в ответ на травму.
Характеристики , которые действительно установлены Müller глии помимо радиальной глии в других областях мозга, является их хранение оптических свойств. Большинство сетчатки фактически в основном рассеяние света , предполагая , что Müller глия служит в качестве основного волокна , отвечающего за реле света к фоторецепторам в задней части сетчатки. Свойства , которые помогают Müller глии достижению этой функции включают ограниченное число митохондрии (которые рассеяние очень легкое), а также специализированные расположение внутренних нитей белка.
Müller глия является преобладающим типом макроглии в сетчатке, поэтому они берут на себя многие из вспомогательных функций, астроциты и олигодендроциты обычно обрабатывают в остальной части центральной нервной системы .
Bergmann глии
Bergmann глия (также известная как радиальные эпителиальные клетки, эпителиальные клетки Гольджи, или радиальные астроциты) являются униполярными астроцитами , полученные из радиальной глии, которые тесно связаны с Пуркиньей клеток с в мозжечке . Поскольку Bergmann глии по всей видимости, сохраняются в мозжечке, а также выполнять многие из функций , характерных для астроцитов, они также называются «специализированными астроциты.» Bergmann глии иметь несколько радиальных процессов , которые простираются поперек молекулярного слоя в коре головного мозга и оканчиваются на пиальных поверхности в качестве луковичных endfoot. Bergmann глиальные клетки помогают с миграцией гранулярных клеток , направляя малые нейроны от внешнего зернистого слоя на внутренний зернистый слой коры головного мозга вдоль их широких радиальных процессов. Кроме того , их роль в раннем развитии мозжечка, Bergmann глия также необходима для синаптической обрезки . После клеток Пуркинье смерти , вызванной травмой ЦНС, Bergmann глии подвергаются обширные пролиферативные изменения таким образом , чтобы заменить утраченные или поврежденные ткани в процессе , известном как глиозом .
развитие
Радиальные глиальные клетки происходят из трансформации нейроэпителиальных клеток , образующих нервную пластинку во время нейрогенеза в раннем эмбриональном развитии . Этот процесс опосредован через понижающую регуляцию экспрессии белков эпителия , связанные (например, плотные контакты ) и регуляцию глиальных специфические особенностей , такие как гликоген гранула, Астроцитарная глутамату аспартаты транспортер (GLAST), то промежуточные филаменты виментины , и, в некоторых случаях, включая человек, глиальные фибриллярный кислый белок (GFAP).
После этого перехода, радиальные глии сохраняют многие оригинальных характеристики нейроэпителиальных клеток в том числе: их апикально-базальной полярность , их положение вдоль боковых желудочков развивающегося мозга, а также фазового миграцию их ядер в зависимости от их расположения с клеточным циклом ( называется «интеркинетическая ядерная миграция»).
функция
Предшественники
Интернейронов-радиальные глиальные взаимодействия в развивающейся коре головного мозга
Радиальные глии теперь признаны в качестве ключевых клеток — предшественников в развивающейся нервной системе. На поздних стадиях нейрогенеза, радиальные глиальные клетки делятся асимметрична в зоне желудочков , генерируя новые радиальные глиальные клетки, а также постмитотический нейрон или промежуточные предшественники (МКИ) дочернюю клетку. Промежуточные клетки — предшественники затем разделить симметрично в субвентрикулярной зоны , чтобы генерировать нейроны. Местные экологические сигналы , такие как Notch и фактор роста фибробластов (FGF) сигнализация, период развития, и отличающиеся способности радиальной глии реагировать на сигналы окружающей среды все были показаны , чтобы влиять на тип радиальной глии и радиальных дочерние клеток глии происхождения , которые будут производится. FGF и Notch сигнализация регулирует пролиферацию радиальной глии и скорость нейрогенеза, которая влияет на расширение площади поверхности коры головного мозга и его способность образовывать поверхностные извилины , известные как извилины (см gyrification ). Радиальные глиальные клетки демонстрируют высокий уровень активности переходных кальция, который передается между ГКС в желудочковой зоне и вдоль радиальных волокон в двух направлениях в / из кортикальной пластинки. Активность кальция , как полагает, способствует пролиферации ГКСА и может быть вовлечена в радиальной связи до того синапсы присутствуют в головном мозге. Кроме того, последние данные свидетельствуют о том , что сигналы от внешней сенсорной среды также могут влиять на пролиферацию и нейронную дифференциацию радиальной глии.
По завершении коркового развития, наиболее радиальные глии теряют свою привязанность к желудочкам, и мигрируют к поверхности коры, где у млекопитающих, большинство станет астроцитами в процессе глиогенеза .
Несмотря на то , что было предложено , что радиальная глия скорее всего , приводит к олигодендроцитам, через поколение клеток олигодендроцитов предшественников (OPCS) и OPCs может быть получен из радиальных глиальных клеток в пробирке , больше доказательств еще нужно сделать вывод о том же происходит этот процесс в развивающемся мозге.
В последнее время, радиальные глии, что исключительно генерировать верхний слой нейронов коры также были обнаружены. Так как верхние слои коры головного мозга значительно расширены в последнее время эволюции, и связаны с обработкой информации более высокого уровня и мышления, радиальные глии участвуют в качестве важных медиаторов эволюции мозга.
Миграция шаблон
Наиболее характеризованная и первая широко принята функцией радиальной глии является их ролью в качестве подмостей для миграции нейронов в церебральном и мозжечке кора. Эта роль может быть легко визуализируют с помощью электронного микроскопа или с высокой разрешающей способностью покадровой микроскопии , с помощью которого нейроны можно видеть плотно обернутую вокруг радиальной глии , как они путешествуют вверх через кору. Дополнительные данные свидетельствуют о том, что многие нейроны могут перемещаться между соседними радиальными глиальных волокон в процессе миграции.
В то время как возбуждающая миграция нейронов в значительной степени радиальная , ингибирующая, ГАМКергические нейроны , как были показаны пройти тангенциальную миграцию . Тангенциально мигрирующие нейроны также инициируют контакт с радиальными глиальными волокнами в развивающейся коре хорьков, вовлекая радиальные глиальные клетки в обеих этих формах миграции.
Как радиальная глия , кажется, дифференцировать поздно в развитии спинного мозга, вблизи начал глиогенез, остается неясным , являются ли они вовлечены в спинном нейрогенезе пуповины или миграции.
Обособление
Радиальные глии также участвуют в формировании границ между различными аксонами путями и белым веществом областями мозга.
Клиническое значение
Как радиальные глии служат первичной нервной и глиальных клеток-предшественников в головном мозге, а также является важным для правильной миграции нейронов, дефекты в радиальной глии функции могут иметь серьезные последствия в развитии нервной системы.
Мутации в любом Lis1 или Nde1, существенные белки для радиальной глиальной дифференцировки и стабилизации, вызывают заболевания , связанные с развитием нервной системы Лиссэнцефалию и microlissencephaly (который буквально перевести на «гладкий мозг»). У больных с этими заболеваниями характеризуются отсутствием корковых складок ( борозд и извилин ) и снижение объема мозга. Экстремальные случаи Лиссэнцефалии привести к смерти через несколько месяцев после рождения, в то время как пациенты с более умеренными формами могут испытывать умственную отсталость, трудность балансировки, двигательные и речевые дефициты и эпилепсию .
Смерть нейрональных клеток — предшественников недавно была связана с комарами вируса, Зика . Эпидемиологические данные свидетельствуют о инфекции эмбриона в течение первых двух триместров беременности имеет потенциал , чтобы вызвать плод врожденных дефектов и микроцефалию , возможно , из — за гибели клеток — предшественников.
история
Камилло Гольджи , используя его технологию окраски серебра (позже считается методом Гольджи ), впервые описанным радиально ориентированные клетки , охватывающих от центрального канала к наружной поверхности эмбрионального спинного мозга цыпленка, в 1885 году.
Используя метод Гольджи, Джузеппе Маджини затем изучал млекопитающее плода коры головного мозга в 1888 году, что подтверждает подобное наличие удлиненных радиальных клеток в коре головного мозга (также описано Kölliker непосредственно перед ним), и наблюдением «различные варикоз или вздутия» на радиальных волокнах , Заинтригованный, Маджини также отметил , что размер и количество этих варикоз увеличилось позже в развитии, и отсутствовали во взрослой нервной системы. Основываясь на этих выводах, Маджини тогда предположили , что эти варикоз может развиваться нейроны. Использование комбинации Гольджи и гематоксилин метода окрашивания, Маджини был в состоянии идентифицировать этот варикоз в качестве клеток, некоторые из которых были очень тесно связаны с радиальными волокнами.
Дополнительные ранние работы , которые были важны в выяснении личности и функции радиальной глии, были завершены Рамоной Кахалью , который первый предположил , что радиальные клетки типа глии через их сходство с астроцитами; и Wilhelm Его , который также предложил идею , что растущие аксоны могут использовать радиальные клетки для ориентации и руководства в процессе разработки.
Несмотря на начальный период интереса к радиальной глии, немного дополнительной информация стала известно об этих клетках , пока электронный микроскоп и иммуногистохимия стали доступны около 60 лет спустя.
Рекомендации
Источник
О «другой» составляющей головного мозга, не менее важной, чем нейроны, функции которой очень разнообразны — и которые мы только начинаем более-менее осознавать, рассказывает наш новый выпуск рубрики «Нейронауки для всех».
Два астроцита
Обычно в рассказе о нервной системе принято говорить о нейронах. Всем хорошо известно, что в нашем мозге около 86 миллиардов нейронов. И как-то само собой подразумевается, что они и есть главные и чуть ли не единственные действующие лица в мозге. Однако еще в 1846 году великий физиолог Рудольф Вирхов писал:
«До сих пор, описывая нервную систему, я говорил только об истинно нейрональной ее части. Однако важно знать о той субстанции, которая находится между собственно нейрональными частями, соединяет их вместе и создает целостную форму… Это подтолкнуло меня к тому, чтобы дать ей название нейроглия. Опыты показывают, что эта ткань головного и спинного мозга является одним из наиболее частых мест посмертных изменений.
В нейроглии проходят сосуды, которые практически повсеместно отделены от нервной субстанции промежуточным слоем и не входят с ней в непосредственный контакт».
Рудольф Вирхов
Так что еще 170 лет назад открыли «другой» мозг, другую его составляющую. Однако долгое время особого внимания глии не уделяли: считалось только, что она скрепляет, подобно клею, нейронную ткань (отсюда и название от древнегреческого γλία — клей). Тем не менее, уже Вирхов, как видите, заметил, что глия отделяет, например, кровеносные сосуды от нейронной ткани. Это позволило Камилло Гольджи заявить, что главная функция нейроглии (и единственная после придания формы) – это питание нейронов. Отчасти он был прав, но авторитетное мнение надолго застопорило дальнейшее понимание функции глиальных клеток. Тем более, как оказалось, глиальные клетки в головном мозге разные – и функции выполняют разные.
Лучи развития
Нужно сказать, что глия выполняет важнейшую функцию еще при развитии центральной системы. Когда наш мозг только появляется, в нём появляются клетки радиальной глии. И аналогия с радиальными ветками московского метро совершенно не случайна. Глиальные клетки радиальной глии имеют очень длинные отростки. С одной стороны радиальная глия присоединяется своей ножкой к поверхности желудочков головного мозга, а с другой стороны своих отростков формирует то, что называется glia limitans – пограничную глиальную мембрану, самый верхний слой нервной ткани, который лежит непосредственно под мягкой оболочкой головного мозга.
Верхний холмик четверохолмия в мозге куриного эмбриона окраска гематоксилин—эозин. В миграторной зоне (MZ) между генеративной зоной (GZ) и первой пластинкой нейронов (L1) видны волокна радиальной глии. Из статьи Caltharp et al., 2007.
Когда формируется мозг, возникающие из стволовых клеток нейроны мигрируют вдоль радиальной глии точно в то место, где им нужно быть. Когда мозг сформировался, глиальные клетки радиальной глии преобразуются. Однако в некоторых местах головного мозга – в мозжечке, в гипоталамусе и в сетчатке (да-да, сетчатка глаза – это тоже мозг!) они сохраняют свою радиальную морфологию. Потому в мозжечке есть Бергмановская глия, в сетчатке – Мюллерова, а в гипоталамусе – танициты. Прочая же радиальная глия или исчезает, или превращается в астроциты, о которых речь пойдет немного ниже.
Изоляция
Как мы уже говорили в главе про нейрогистологию, одна из функций глиальных клеток – это изоляция аксонов, длинных отростков нейронов. Такую изолирующую оболочку называют миелиновой и она ускоряет проведение нервного импульса. Если она нарушается, то возникают самые разные – и очень неприятные заболевания.
Демиелинизация клеток центральной нервной системы хорошо известная под названием рассеянный склероз, в случае разрушения миелина вокруг клеток периферических нервов начинаются синдром Гийенна-Барре или болезнь Шарко-Мари-Тута, или другие самые различные нейропатии.
Интересно, что в центральной и периферической нервной системе клетки, которые выступают в роли «изоленты для нейронных проводов» — совсем разные. Клетки периферической нервной системы открыл еще в 1838 году, до открытия глии как таковой, немецкий физиолог Теодор Шванн. Шванновские клетки плоские и небольшие, и «наматываются» вокруг аксона несколькими слоями – вместе с телом клетки и ядром.
Совсем другая ситуация – в головном мозге. Там роль изоляции выполняют огромные ветвистые клетки, которые получили название олигодендроциты. Их открыли почти век спустя – в начале 1920-х годов американец Уайлдер Пенфилд и испанец Пио дель Рио-Гортега, ученики великого Сантьяго Рамон-и-Кахаля.
Олигодендроцит
С греческого языка название «олигодендроциты» переводится как «клетки с несколькими ветвями». И это – чистая правда. Ядро олигодендроцита «живет» само по себе, а вот миелинизирует он аксоны при помощи ветвей-отростков. При этом каждый олигодендроцит в среднем оборачивает своими ветвями около 30, а бывает – и до 60 нейронов! Поэтому, как вы понимаете, олигодендроциты в своей массе находятся в белом веществе головного мозга. Кстати, есть данные о связи олигодендроцитов и интеллекта: считается, что между объемом белого вещества мозга и интеллектом есть взаимосвязь. Люди с бóльшим количеством белого вещества имеют более высокий показатель IQ.
Схема миелинизации олигодендроцитом аксонов
Астроциты
Наверное, самые известные (а заодно – и самые многочисленные) клетки глии – это астроциты. Этот термин, обозначающий «звёздчатые» клетки ввел еще в 1893 году венгерский анатом и гистолог Михай Ленхошек. Сейчас астроциты, пожалуй, самые изучаемые глиальные клетки в нейробиологии.
Михай Ленхошек
Кстати, нужно сказать, что в задней доле гипофиза существуют свои глиальные клетки отросчатой или веретеновидной формы, похожие по своей сути на астроциты – это питуициты. Их основная функция – помощь в накоплении и высвобождении нейрогипофизарных гормонов типа окситоцина и вазопрессина. И, кстати, эти клетки иногда даже образуют опухоль: питуицитому.
У астроцитов очень, очень много функций. Это своеобразный универсальный солдат центральной нервной системы.
Именно они образуют ту самую пограничную глиальную мембрану, защищающую мозг. Именно они, как и писал Вирхов, выполняют опорную функцию – поддерживают нейроны и разделяют их на группы.
Именно астроциты образуют особые глиальные тоннели, по которым новые нейроны у взрослых пополняют состав клеток обонятельной луковицы.
Именно астроциты активно участвуют в жизни синапсов. Более того, глутаматэргический синапс вообще невозможен без астроцита: в этом образовании он третий не лишний, поскольку именно астроцит убирает избыток глутамата из синаптической щели после передачи сигнала между синапсами.
Отростки астроцитов переплетаются между собой и образуют так называемый синцитий, который защищает синапсы.
Не так давно выяснилось, что астроциты и сами инициируют связь между парами нейронов на ранней стадии развития, вызывая определённые изменения в работе и той, и другой клетки. Так что роль этих звездчатых клеток и в нашем мышлении очень велика. Многие полагают, что именно в астроцитах прячется корень болезни Альцгеймера. Очень много данных получено и в том, что неправильная работа астроцитов по формированию синапсов приводит к возникновению расстройств аутистического спектра. По крайней мере, в экспериментах в совместных культурах астроцитов и нейронов здоровых и больных детей это очень хорошо показано.
Есть и еще одна важная функция у астроцитов. Давайте вспомним, что писал о глии Рудольф Вирхов. И процитируем другого ученого, который, а точнее, которая сделала доклад в Женевском медицинском обществе в 1921 году.
«Между кровью, с одной стороны, и спинномозговой жидкостью, с другой, есть особый аппарат или механизм, способный просеивать вещества, обыкновенно присутствующие в крови или случайно проникшие в неё. Мы предлагаем называть этот гипотетический механизм, пропускающий одни вещества и замедляющий или останавливающий проникновение других веществ, гемато-энцефалическим барьером», — говорила Лина Соломоновна Штерн, первая женщина-академик в СССР.
Теперь мы знаем, что этот самый барьер, который «решает», что из капилляров попадет к нейронам, а что – нет, который мешает большинству инфекционных агентов и токсинов поражать нервные клетки – и одновременно мешает онкологам нормально лечить опухоли головного мозга – образуют именно астроциты.
Микроглия
Все клетки глии, о которых мы говорили выше, объединяют под название макроглия. Несмотря на всю свою несхожесть, и астроциты, и радиальная глия, и нейроны, кстати, и олигодендроциты образуются из эктодермы – клеток наружного зародышевого листка. Клетки же микроглии происходят из мезодермы – среднего зародышевого листка, так что они близкие родственницы мышц, почек, кровеносных сосудов и скелета.
Микроглия – это настоящая многофункциональная аварийно-спасательная и очень хозяйственная бригада мозга. Она «выносит» из него «мусор», помогает бороться с инфекциями, включает при необходимости химическую «сирену», призывая на помощь иммунные клетки, переключает связи с поврежденных нейронов на уцелевшие и вообще выполняет массу всего крайне полезного.
Микроглия (от древнегреческого mikros, маленький; glia, клей) представляет собой совокупность мелких удлинённых звёздчатых клеток (микроглиоцитов) с плотной цитоплазмой и сравнительно короткими ветвящимися отростками. Они, как правило, располагаются вдоль капилляров центральной нервной системы.
Клетки микроглии первым подробно описал уже упомянутый выше Пио дель Рио-Гортега, и поэтому их до сих пор кое-где называют клетками Гортеги.
Микроглиальные клетки, рассеянные по всей ЦНС и способные к самообновлению, в зависимости от выполняемых ими функций пребывают в двух состояниях. В состояние «покоящейся» микроглии тело клетки чаще продолговатой формы, 6 микрометров в диаметре, а отростки клеток покрывают площадь порядка микрометров и практически не пересекаются друг с другом.
В активированном состоянии клетки микроглии приобретают причудливый амёбоидный вид, напоминая макрофаги. Диаметр их тела увеличивается с 6 мкм до 10 мкм, а охватываемая ими площадь получается равной порядка 30 мкм. Увеличение или уменьшение отростков клеток микроглии протекает со скоростью до 2-3 микрометра в минуту.
Основная функция клеток микроглии – фагоцитоз. «Съеденная» масса обычно состоит из отходов клеточной жизнедеятельности, липидов и апоптозных телец в невоспалённом состоянии, а также воспалившихся участков, подвергшихся повреждению вирусами, бактериями либо иными агентами. Как только микроглиальная клетка «заполнена», она переходит в неактивное состояние для переработки материала – то есть, подобно хищнику после охоты, успокаивается и уходит «переваривать» добычу.
В дополнение к тому, что микроглия чувствительна даже к небольшим изменениям в своём микроокружении, каждая микроглиальная клетка при помощи отростков регулярно исследует среду вокруг себя. Это действие выполняется как в её реактивном состоянии, так и в состоянии покоя (основная «работа» спокойной микроглии. Если во время перемещения микроглиальная клетка обнаруживает какой-либо посторонний материал (повреждённые клетки, апоптотические тельца, нейрофибриллярные клубки при болезни Альцгеймера, фрагменты ДНК или бляшки), то она активируется и незамедлительно его поглощает. Таким образом, микроглиальные клетки также действуют как «домохозяйки», «выбрасывая» случайный клеточный мусор.
Но и это еще не все. Оказалось, что после воспаления и активации микроглия ремоделирует либо уничтожает синапсы и синаптические связи здоровых клеток, контактирующих с повреждёнными. Это помогает перестраивать нейронные связи после повреждения и перераспределяет функции, утраченные нейроном, между нейронами, не подвергшимися повреждению. Именно это и есть один из принципов нейропластичности. Так что благодаря микроглии мы можем восстанавливаться после инсульта.
Современная нейробиология все больше и больше начинает понимать, что глиальные клетки играют не менее важную роль в жизни мозга, чем нейроны. Только что появился специализированный журнал Neuroglia, а новости по изучению этих интереснейших клеток появляются почти каждый день.
Текст: Алексей Паевский
Источник
