stringtranslate.com

Шванновская ячейка

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 полинейропатия и проказа - все это нейропатии с участием шванновских клеток.

Состав

На одном конце вытянутой структуры находится ветвящаяся масса. В центре этой массы находится ядро, а ветви — дендриты. Толстый аксон отходит от массы, заканчиваясь дальнейшими разветвлениями, которые называются окончаниями аксона. Вдоль аксона имеется ряд выступов, называемых миелиновыми оболочками.
Сома
Ядро
Шванновская ячейка
Шванновские клетки, обернутые вокруг аксона

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 миелинизирующие 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]

Функция

Нервная система позвоночных опирается на миелиновую оболочку для изоляции и как метод уменьшения мембранной емкости аксона . Потенциал действия скачет 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 .

Регенерация

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 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 позволяют 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.

Шванновская клетка в культуре.

Генетика

Образование шванновских клеток

Сокс10

SOX10 является транскрипционным фактором, 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 и 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

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]

Формирование миелиновой оболочки

Р0

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 формирования компактного миелина, поскольку у мышей с нулевой мутацией P0 (P0-) наблюдалась выраженная аберрантная периферическая миелинизация. [17] Хотя у P0-мышей инициировалась миелинизация аксонов большого калибра, образующиеся в результате слои миелина были очень тонкими и плохо уплотненными. Неожиданно у P0- мышей также была обнаружена дегенерация обоих аксонов и окружающих их миелиновых оболочек, что позволяет предположить, 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]

Крокс-20

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 во время процесса 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]

Клиническое значение

Болезнь Шарко-Мари-Тута (ШМТ), синдром Гийена-Барре (СГБ, тип острой воспалительной демиелинизирующей полирадикулопатии), шванноматоз и хроническая воспалительная демиелинизирующая полинейропатия (ХВДП), проказа и вирус Зика - все это нейропатии с участием шванновских клеток. [20]

Трансплантация

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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бхатея, К; Филд, Дж (2006). «Шванновские клетки: происхождение и роль в поддержании и регенерации аксонов». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 38 (12): 1995–9. doi :10.1016/j.biocel.2006.05.007. ПМИД  16807057.
  2. ^ аб Топилко, Петр; Шнайдер-Монури, Сильви; Леви, Джованни; Барон-Ван Эверкурен, Энн; Ченнуфи, Амина Бен Юнес; Сейтаниду, Таня; Бабине, Чарльз; Чарне, Патрик (27 октября 1994 г.). «Крокс-20 контролирует миелинизацию периферической нервной системы». Природа . 371 (6500): 796–799. Бибкод : 1994Natur.371..796T. дои : 10.1038/371796a0. PMID  7935840. S2CID  4333028.
  3. ^ Тортора, Джерард Дж. (2017). Принципы анатомии и физиологии (15-е изд.). США: Уайли. п. 412. ИСБН 978-1-119-32064-7.
  4. ^ Тулио Рибейро-Ресенде, Виктор; Лопес, Мишель (2010). «Участие 9-O-ацетил GD3-ганглиозида в инфицировании шванновских клеток Mycobacterium leprae». Ж. Биол. Хим . 285 (44): 34086–34096. дои : 10.1074/jbc.M110.147272 . ПМЦ 2962507 . ПМИД  20739294. 
  5. ^ Калат, Джеймс В. Биологическая психология, 9-е изд. США: Thompson Learning, 2007. [ нужна страница ]
  6. ^ Бхатея, Канав; Филд, Джеффри (2006). «Шванновские клетки: происхождение и роль в поддержании и регенерации аксонов». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 38 (12): 1995–9. doi :10.1016/j.biocel.2006.05.007. ПМИД  16807057.
  7. ^ Карлсон, Нил Р. Физиология поведения, 9-е изд. США: Pearson Education, Inc., 2007. [ нужна страница ]
  8. ^ abc Бритиш, С.; и другие. (2001). «Фактор транскрипции Sox10 является ключевым регулятором развития периферической глии». Генс Дев . 15 (1): 66–78. дои : 10.1101/gad.186601. ПМК 312607 . ПМИД  11156606. 
  9. ^ ab Параторе, К., Герих, Д.Э., Сутер, У., Вегнер, М. и Соммер, Л. (2001). «Выживание и приобретение глиальной судьбы клеток нервного гребня регулируются взаимодействием между транскрипционным фактором Sox10 и внешней комбинаторной передачей сигналов». Разработка . 128 (20): 3949–3961. дои : 10.1242/dev.128.20.3949. ПМИД  11641219.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Шах, Нью-Мексико; и другие. (1994). «Глиальный фактор роста ограничивает стволовые клетки нервного гребня млекопитающих глиальной судьбой». Клетка . 77 (3): 349–360. дои : 10.1016/0092-8674(94)90150-3. PMID  7910115. S2CID  20297598.
  11. ^ Аб Джессен, К.Р. и Миски, Р. (2005). «Происхождение и развитие глиальных клеток периферических нервов». Обзоры природы Неврология . 6 (9): 671–682. дои : 10.1038/nrn1746. PMID  16136171. S2CID  7540462.
  12. ^ Бритиш, С.; и другие. (1998). «Рецепторы ErbB2 и ErbB3 и их лиганд нейрегулин-1 необходимы для развития симпатической нервной системы». Генс Дев . 12 (12): 1825–1836. дои :10.1101/гад.12.12.1825. ПМК 316903 . ПМИД  9637684. 
  13. ^ Донг, З.; и другие. (1995). «NDF представляет собой сигнал нейронов и глии, который регулирует выживание, пролиферацию и созревание предшественников шванновских клеток крысы». Нейрон . 15 (3): 585–596. дои : 10.1016/0896-6273(95)90147-7 . PMID  7546738. S2CID  15332720.
  14. ^ Вулповиц, Д.; и другие. (2000). «Изоформы домена, богатые цистеином, гена нейрегулина-1 необходимы для поддержания периферических синапсов». Нейрон . 25 (1): 79–91. дои : 10.1016/s0896-6273(00)80873-9 . PMID  10707974. S2CID  16187922.
  15. ^ Гринфилд, С.; Бростофф, С.; Эйлар, Э.Х.; Морелл, П. (1973). «Белковый состав миелина периферической нервной системы». Журнал нейрохимии . 20 (4): 1207–1216. doi :10.1111/j.1471-4159.1973.tb00089.x. PMID  4697881. S2CID  30385476.
  16. ^ Лемке, Г. (1988). «Развертывание генов миелина». Нейрон . 1 (7): 535–543. дои : 10.1016/0896-6273(88)90103-1. PMID  2483101. S2CID  27086229.
  17. ^ Гейзе, К.; Мартини, Р.; Лемке, Г; Сориано, П.; Шахнер, М. (1992). «Нарушение гена P0 мыши приводит к гипомиелинизации, аномальной экспрессии молекул распознавания и дегенерации миелина и аксонов». Клетка . 71 (4): 565–576. дои : 10.1016/0092-8674(92)90591-у. PMID  1384988. S2CID  41878912.
  18. ^ Джессен, К.; Мирский, Р. (2005). «Происхождение и развитие глиальных клеток периферических нервов». Обзоры природы Неврология . 6 (9): 671–682. дои : 10.1038/nrn1746. PMID  16136171. S2CID  7540462.
  19. ^ Зальцер, Джеймс (2015). «Шванновская клеточная миелинизация». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 7 (8): а020529. doi : 10.1101/cshperspect.a020529. ПМЦ 4526746 . ПМИД  26054742. 
  20. ^ Диман, Гаурав; Авраам, Р.; Гриффин, Д. (2019). «Человеческие шванновские клетки восприимчивы к заражению вирусами Зика и желтой лихорадки, но не вирусом денге». Научные отчеты . 9 (1): 9951. Бибкод : 2019NatSR...9.9951D. дои : 10.1038/s41598-019-46389-0. ПМК 6616448 . ПМИД  31289325. 
  21. ^ «Первая хирургическая трансплантация попыталась восстановить миелин» . Внутри МС . 2001. Архивировано из оригинала 11 марта 2007 г.
  22. ^ Удега, Мартин; Сюй, Сяо-Мин (2006). «Трансплантация шванновских клеток для восстановления спинного мозга взрослых». Журнал нейротравмы . 23 (3–4): 453–67. дои : 10.1089/neu.2006.23.453. ПМИД  16629629.
  23. ^ Фуад, Карим; Лиза Шнелл; Мэри Б. Бунге; Мартин Э. Шваб; Томас Либшер; Дэмиен Д. Пирс (2 февраля 2005 г.). «Сочетание мостиков шванновских клеток и трансплантатов обонятельной глии с хондроитиназой способствует восстановлению локомоторных функций после полного пересечения спинного мозга». Журнал неврологии . 25 (5): 1169–78. doi : 10.1523/JNEUROSCI.3562-04.2005 . ПМК 6725952 . ПМИД  15689553. 

Внешние ссылки