Нейрит или нейронный процесс относится к любой проекции от тела клетки нейрона . Эта проекция может быть как аксоном , так и дендритом . Этот термин часто используется, когда речь идет о незрелых или развивающихся нейронах, особенно о клетках в культуре , поскольку может быть трудно отличить аксоны от дендритов до завершения дифференциации . [1]
Развитие нейрита ( нейритогенез ) требует сложного взаимодействия как внеклеточных, так и внутриклеточных сигналов. В каждой заданной точке развивающегося нейрита имеются рецепторы, обнаруживающие как положительные, так и отрицательные сигналы роста со всех направлений окружающего пространства. [2] Развивающийся нейрит суммирует все эти сигналы роста, чтобы определить, в каком направлении в конечном итоге будет расти нейрит. [2] Хотя не все сигналы роста известны, некоторые из них были идентифицированы и охарактеризованы. Среди известных внеклеточных сигналов роста — нетрин , хемоаттрактант средней линии, и семафорин , эфрин и коллапсин , все они являются ингибиторами роста нейритов. [2] [3] [4]
Молодые нейриты часто заполнены пучками микротрубочек , рост которых стимулируется нейротрофическими факторами , такими как фактор роста нервов (NGF). [5] Тау-белки могут способствовать стабилизации микротрубочек, связываясь с микротрубочками, защищая их от белков, разрывающих микротрубочки. [6] Даже после стабилизации микротрубочек цитоскелет нейрона остается динамичным. Актиновые нити сохраняют свои динамические свойства в нейрите, который станет аксоном, чтобы вытолкнуть пучки микротрубочек наружу и удлинить аксон. [7] Однако во всех других нейритах актиновые нити стабилизируются миозином. [8] Это предотвращает развитие множественных аксонов.
Молекула адгезии нервных клеток N-CAM одновременно объединяется с другой молекулой N-CAM и рецептором фактора роста фибробластов, стимулируя активность тирозинкиназы этого рецептора и вызывая рост нейритов. [9]
Существует несколько программных пакетов, облегчающих трассировку нейритов на изображениях, например, NeuronJ (плагин ImageJ), [10] Neuromantic, [11] и система Neurolucida. [12]
Слабые эндогенные электрические поля могут использоваться как для облегчения, так и для направления роста проекций от невритов сомы клеток, ЭФ умеренной силы использовались для направления и усиления роста невритов в моделях как мышей , так и шпорцевых лягушек . Совместное культивирование нейронов с электрически выровненной глиальной тканью также направляет рост невритов, поскольку она богата нейротрофинами , которые способствуют росту нервов [ требуется ссылка ] .
Недифференцированный нейрон млекопитающего, помещенный в культуру, будет втягивать любые нейриты, которые он уже вырастил. [14] Через 0,5–1,5 дня после помещения в культуру несколько второстепенных нейритов начнут выступать из тела клетки. [14] Где-то между 1,5 и 3 днями один из второстепенных нейритов начинает значительно перерастать другие нейриты. Этот нейрит в конечном итоге станет аксоном . На 4–7 день оставшиеся второстепенные нейриты начнут дифференцироваться в дендриты. [14] К 7 дню нейрон должен быть полностью поляризован, с функциональными дендритами и аксоном. [14]
Нейрит, растущий in vivo, окружен тысячами внеклеточных сигналов, которые, в свою очередь, могут модулироваться сотнями внутриклеточных путей, и механизмы того, как эти конкурирующие химические сигналы влияют на конечную дифференциацию нейритов in vivo, точно не изучены. Известно, что в 60% случаев первый нейрит, который выступает из тела клетки, станет аксоном. [14] В 30% случаев нейрит, которому не суждено стать аксоном, выступает из тела клетки первым. В 10% случаев нейрит, который станет аксоном, выступает из тела клетки одновременно с одним или несколькими другими нейритами. [14] Было высказано предположение, что малый нейрит может простираться наружу, пока не коснется уже развитого аксона другого нейрона. В этот момент нейрит начнет дифференцироваться в аксон. Это известно как модель «коснись и иди». [14] Однако эта модель не объясняет, как развился первый аксон.
Какие бы внеклеточные сигналы ни были вовлечены в индукцию образования аксонов, они передаются по крайней мере через 4 различных пути: путь Rac-1, путь, опосредованный Ras, путь цАМФ -печеночной киназы B1 и путь кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы. [14] Дефицит любого из этих путей приведет к неспособности развить нейрон. [14]
После формирования одного аксона нейрон должен предотвратить превращение всех других нейритов в аксоны. Это известно как глобальное торможение. [14] Было высказано предположение, что глобальное торможение достигается с помощью сигнала отрицательной обратной связи дальнего действия, высвобождаемого из развившегося аксона и принимаемого другим нейритом. [15] Однако не было обнаружено ни одной сигнальной молекулы дальнего действия. [14] В качестве альтернативы было высказано предположение, что накопление факторов роста аксонов в нейрите, которому суждено стать аксоном, означает, что по умолчанию происходит истощение факторов роста аксонов, поскольку они должны конкурировать за те же белки. [16] Это заставляет другие нейриты развиваться в дендриты, поскольку у них недостаточно концентраций факторов роста аксонов, чтобы стать аксонами. [16] Это позволило бы реализовать механизм глобального торможения без необходимости в сигнальной молекуле дальнего действия.