Шванновские клетки или нейролеммоциты (названные в честь немецкого физиолога Теодора Шванна ) являются основной глией периферической нервной системы (ПНС). Глиальные клетки поддерживают нейроны и в ПНС также включают клетки-сателлиты , клетки обонятельной оболочки , кишечную глию и глию, которая находится в окончаниях сенсорных нервов, таких как тельца Пачини . Два типа шванновских клеток — миелинизирующие и немиелинирующие . [1] Миелинирующие шванновские клетки окружают аксоны двигательных и сенсорных нейронов, образуя миелиновую оболочку. Промотор шванновских клеток присутствует в нижестоящей области гена дистрофина человека , который дает укороченный транскрипт , который снова синтезируется тканеспецифичным образом.
В ходе развития ПНС механизмы регуляции миелинизации контролируются за счет прямого взаимодействия специфических генов, влияющих на транскрипционные каскады и формирующих морфологию миелинизированных нервных волокон. [2]
Шванновские клетки участвуют во многих важных аспектах биологии периферических нервов — проведении нервных импульсов по аксонам , развитии и регенерации нервов , трофической поддержке нейронов , производстве нервного внеклеточного матрикса, модуляции нервно-мышечной синаптической активности и презентации антигенов Т. -лимфоциты .
Болезнь Шарко-Мари-Тута , синдром Гийена-Барре (тип острой воспалительной демиелинизирующей полирадикулопатии), шванноматоз , хроническая воспалительная демиелинизирующая полиневропатия и проказа - все это нейропатии с участием шванновских клеток.
Шванновские клетки представляют собой разновидность глиальных клеток , которые поддерживают жизнь периферических нервных волокон (как миелинизированных, так и немиелинизированных). В миелинизированных аксонах шванновские клетки образуют миелиновую оболочку. Оболочка не сплошная. Отдельные миелинирующие шванновские клетки покрывают около 1 мм аксона [3] , что соответствует примерно 1000 шванновским клеткам на длине 1 м аксона. Промежутки между соседними шванновскими клетками 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. [4]
Нервная система позвоночных полагается на миелиновую оболочку для изоляции и как метод уменьшения мембранной емкости аксона. Потенциал действия перескакивает от узла к узлу в процессе, называемом скачкообразной проводимостью , который может увеличить скорость проводимости до 10 раз без увеличения диаметра аксона. В этом смысле шванновские клетки являются аналогами олигодендроцитов центральной нервной системы в ПНС . Однако, в отличие от олигодендроцитов, каждая миелинизирующая шванновская клетка обеспечивает изоляцию только одного аксона (см. изображение). Такое расположение обеспечивает скачкообразное проведение потенциалов действия с повторным распространением в узлах Ранвье. Таким образом, миелинизация значительно увеличивает скорость проводимости и экономит энергию. [5]
Немиелинизирующие шванновские клетки участвуют в поддержании аксонов и имеют решающее значение для выживания нейронов. Некоторые группируются вокруг более мелких аксонов (Внешнее изображение здесь) и образуют пучки Ремака .
Миелинирующие шванновские клетки начинают формировать миелиновую оболочку у млекопитающих во время внутриутробного развития и работают, закручиваясь вокруг аксона по спирали, иногда совершая до 100 оборотов. Хорошо развитая шванновская клетка имеет форму свернутого листа бумаги со слоями миелина между каждым клубком. Внутренние слои оболочки, состоящие преимущественно из мембранного материала, образуют миелиновую оболочку, а внешний слой ядросодержащей цитоплазмы образует нейролемму . Лишь небольшой объем остаточной цитоплазмы обеспечивает сообщение между внутренним и внешним слоями. Гистологически это рассматривается как вырезка Шмидта-Лантермана .
Шванновские клетки известны своей ролью в поддержке регенерации нервов . [6] Нервы ПНС состоят из множества аксонов, миелинизированных шванновскими клетками. Если происходит повреждение нерва, шванновские клетки способствуют перевариванию его аксонов ( фагоцитоз ). Следуя этому процессу, шванновские клетки могут направлять регенерацию, образуя своеобразный туннель, ведущий к нейронам-мишеням. Этот туннель известен как полоса Бюнгнера, направляющая дорожка для регенерирующих аксонов, которая ведет себя как эндоневральная трубка. культя поврежденного аксона способна прорастать, и те ростки, которые прорастают через «туннель» шванновских клеток, в хороших условиях прорастают со скоростью около 1 мм/день. Скорость регенерации со временем снижается. Таким образом, успешные аксоны могут воссоединиться с мышцами или органами, которые они ранее контролировали с помощью шванновских клеток, но специфичность не сохраняется, и ошибки часты, особенно когда речь идет о больших расстояниях. [7] Из-за своей способности влиять на регенерацию аксонов, шванновские клетки также связаны с преимущественной моторной реиннервацией . Если шванновским клеткам не дать возможность связываться с аксонами, аксоны погибают. Регенерирующие аксоны не достигнут какой-либо цели, если не будут присутствовать шванновские клетки, которые будут их поддерживать и направлять . Было показано, что они опережают конусы роста .
Шванновские клетки необходимы для поддержания здоровья аксонов. Они производят различные факторы, в том числе нейротрофины , а также переносят необходимые молекулы к аксонам.
SOX10 является фактором транскрипции, активным во время эмбрионального развития, и многочисленные доказательства указывают на то, что он важен для генерации глиальных линий из клеток гребня туловища. [8] [9] Когда SOX10 инактивируется у мышей, сателлитная глия и предшественники шванновских клеток не развиваются, хотя нейроны генерируются нормально без проблем. [8] В отсутствие SOX10 клетки нервного гребня выживают и могут свободно генерировать нейроны, но спецификация глии блокируется. [9] SOX10 может влиять на ранние глиальные предшественники, чтобы они реагировали на нейрегулин 1 [8] (см. ниже).
Нейрегулин 1 (NRG1) действует разными способами, способствуя образованию и обеспечивая выживание незрелых шванновских клеток. [10] Во время эмбрионального развития NRG1 ингибирует образование нейронов из клеток нервного гребня, вместо этого способствуя продвижению клеток нервного гребня по пути к глиогенезу. Однако передача сигналов NRG1 не требуется для глиальной дифференцировки из нервного гребня. [11]
NRG1 играет важную роль в развитии производных нервного гребня. Клеткам нервного гребня необходимо мигрировать мимо участка ганглиев дорсальных корешков, чтобы найти вентральные области симпатического ганглиогенеза. [12] Это также важный фактор выживания аксонов и митоген для предшественников шванновских клеток. [13] Он обнаруживается в ганглиях дорсальных корешков и мотонейронах в тот момент, когда предшественники шванновских клеток начинают заселять спинномозговые нервы и, следовательно, влияют на выживаемость шванновских клеток. [11] В эмбриональных нервах трансмембранная изоформа III, вероятно, является основным вариантом NRG1, ответственным за сигналы выживания. У мышей, у которых отсутствует трансмембранная изоформа III, предшественники шванновских клеток в конечном итоге элиминируются из спинномозговых нервов. [14]
Нулевой миелиновый белок (P0) представляет собой молекулу клеточной адгезии, принадлежащую к суперсемейству иммуноглобулинов, и является основным компонентом периферического миелина, составляя более 50% общего белка в оболочке. [15] [16] Было показано, что P0 необходим для образования компактного миелина, поскольку у мышей с нулевой мутацией P0 (P0-) наблюдалась выраженная аберрантная периферическая миелинизация. [17] Хотя миелинизация аксонов большого калибра инициировалась у мышей P0-, образующиеся слои миелина были очень тонкими и плохо уплотненными. Неожиданно P0- мыши также показали дегенерацию обоих аксонов и окружающих их миелиновых оболочек, указывая тем самым, что P0 играет роль в поддержании структурной целостности как образования миелина, так и аксона, с которым он связан. У мышей P0- поведенческие нарушения развивались примерно в возрасте 2 недель, когда мыши начали проявлять признаки легкой дрожи. По мере развития животных также возникала грубая потеря координации, дрожание становилось более сильным, а у некоторых старых мышей развились конвульсии. Несмотря на комплекс нарушений двигательного поведения, у этих животных не наблюдалось паралича. P0 также является важным геном, экспрессируемым на ранних стадиях линии шванновских клеток, экспрессируемым в предшественниках шванновских клеток после дифференциации от мигрирующих клеток нервного гребня внутри развивающегося эмбриона. [18]
Несколько важных факторов транскрипции также экспрессируются и участвуют на различных стадиях развития, изменяя характеристики шванновских клеток от незрелого состояния к зрелому. Одним из незаменимых факторов транскрипции, экспрессируемых в процессе миелинизации, является Krox-20. Это общий фактор транскрипции цинковых пальцев, который экспрессируется в ромбомерах 3 и 5.
Krox-20 считается одним из главных регуляторов миелинизации ПНС и играет важную роль в управлении транскрипцией специфических структурных белков миелина. Было показано, что он контролирует набор генов, ответственных за вмешательство в эту функцию аксона, переводя его из промиелинизирующего состояния в миелинизирующее. [19] Таким образом, у мышей с двойным нокаутом Krox-20 было зарегистрировано, что нарушается сегментация заднего мозга, а также миелинизация аксонов, связанных с шванновскими клетками. Действительно, у этих мышей шванновские клетки не способны осуществлять миелинизацию должным образом, поскольку они оборачивают свои цитоплазматические отростки только на полтора оборота вокруг аксона, и, несмотря на то, что они все еще экспрессируют ранний маркер миелина, поздние генные продукты миелина отсутствуют. . Кроме того, недавние исследования также доказали важность этого транскрипционного фактора в поддержании фенотипа миелинизации (и требуют совместной экспрессии Sox 10), поскольку его инактивация приводит к дедифференцировке шванновских клеток. [2]
Болезнь Шарко-Мари-Тута (ШМТ), синдром Гийена-Барре (СГБ, тип острой воспалительной демиелинизирующей полирадикулопатии), шванноматоз и хроническая воспалительная демиелинизирующая полиневропатия (ХВДП), проказа и вирус Зика - все это нейропатии с участием шванновских клеток. [20]
В ряде экспериментальных исследований, начиная с 2001 года, были имплантированы шванновские клетки в попытке вызвать ремиелинизацию у пациентов, страдающих рассеянным склерозом . [21] За последние два десятилетия многие исследования продемонстрировали положительные результаты и потенциал трансплантации шванновских клеток в качестве терапии повреждений спинного мозга, как для содействия возобновлению роста, так и для миелинизации поврежденных аксонов ЦНС. [22] Также было показано, что трансплантация шванновских клеток в сочетании с другими методами лечения, такими как хондроитиназа ABC, эффективна при функциональном восстановлении после травмы спинного мозга. [23]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )