Ганглиозное возвышение ( ГВ ) — это переходная структура в развитии нервной системы , которая направляет миграцию клеток и аксонов . [1] Оно присутствует на эмбриональной и фетальной стадиях развития нервной системы , находится между таламусом и хвостатым ядром . [1]
Возвышение разделено на три области вентральной желудочковой зоны конечного мозга (латеральное, медиальное и каудальное возвышение), где они облегчают тангенциальную миграцию клеток во время эмбрионального развития . Тангенциальная миграция не предполагает взаимодействия с радиальными глиальными клетками; вместо этого интернейроны мигрируют перпендикулярно через радиальные глиальные клетки, чтобы достичь своего конечного местоположения. Характеристики и функции клеток, которые следуют по тангенциальному пути миграции, по-видимому, тесно связаны с местоположением и точным временем их производства, [2] и GEs вносят значительный вклад в создание популяции ГАМКергических корковых клеток . [1] [3] [4] Другая структура, в которую вносят вклад GEs, — это базальные ганглии . [5] GEs также направляют аксоны, растущие из таламуса в кору и наоборот. [1]
У людей ГЭ исчезают к возрасту одного года. [1] В процессе развития нейронная миграция продолжается до исчезновения зародышевого слоя , после чего остатки зародышевого слоя образуют возвышения. [1]
Ганглионарные возвышения подразделяются на три группы в зависимости от их расположения в субвентрикулярной зоне :
Борозда разделяет медиальные и латеральные ганглиозные возвышения. Экспрессия Nkx2-1 , Gsx2 и Pax6 необходима для определения независимых популяций клеток-предшественников в LGE и MGE. Взаимодействия между этими тремя генами определяют границы между различными зонами-предшественниками, и мутации этих генов могут вызывать аномальное расширение вокруг MGE, LGE, вентрального паллиума (VP) и передней энтопедункулярной области (AEP). Клетки GE довольно однородны, причем MGE, LGE и CGE имеют небольшие, темные, нерегулярные ядра и умеренно плотную цитоплазму, однако каждое возвышение можно идентифицировать по типу потомства, которое оно производит. [6] См. отдельные разделы GE ниже для получения дополнительной информации о различных типах произведенного потомства.
Кроме того, субвентрикулярная зона является отправной точкой множества потоков тангенциально мигрирующих интернейронов, которые экспрессируют гены Dlx . В этой области были выявлены три основных пути тангенциальной миграции:
Эти пути временно и пространственно различны и производят множество ГАМКергических и неГАМКергических интернейронов. Одним из примеров ГАМКергических интернейронов, которые направляются ГЭ, являются парвальбуминсодержащие интернейроны в неокортексе. Некоторые примеры неГАМКергических интернейронов, которые направляются ГЭ, — это дофаминергические интернейроны в обонятельной луковице и холинергические интернейроны в полосатом теле. Клетки, мигрирующие по этим путям, движутся с разной скоростью. Некоторые молекулы, которые были вовлечены в контроль скорости однонаправленного движения клеток, полученных из ГЭ, — это фактор роста гепатоцитов /рассеянный фактор (HGF/SF) и различные нейротрофические факторы . [2]
Основная цель MGE во время развития — производить ГАМКергические звездчатые клетки и направлять их миграцию в неокортекс . [6] Предшественники большинства ГАМКергических интернейронов в коре головного мозга мигрируют из подкорковой прогениторной зоны. Более конкретно, выполнение механического перерезания миграционного пути от MGE к неокортексу приводит к 33%-ному снижению ГАМКергических интернейронов в неокортексе. [6] MGE также производит некоторые нейроны и глию базальных ганглиев и гиппокампа. [6] [7] MGE также может быть источником клеток Кахаля-Ретциуса, но это остается спорным. [6] На раннем эмбриональном развитии интернейроны в коре происходят в основном из MGE [8] и AEP. Эксперименты in vitro показывают, что клетки MGE мигрируют более чем на 300 мкм в день, что в три раза быстрее миграции клеток LGE. [2] Подробнее о временных рамках и функциях MGE по сравнению с LGE читайте в следующем разделе.
По сравнению с ранними временными рамками развития в MGE, LGE помогает в тангенциальной миграции клеток позже в середине эмбриогенной стадии. В отличие от MGE, который направляет большую часть миграции клеток в кору на этой стадии, LGE в меньшей степени способствует миграции клеток в кору, а вместо этого направляет многие клетки в обонятельные луковицы. Фактически, миграция в обонятельную луковицу направляется LGE во взрослую жизнь. Путь, по которому вновь образованные нейроны идут из передней субвентрикулярной зоны в обонятельную луковицу, называется ростральным миграционным потоком . На поздних стадиях эмбрионального развития как LGE, так и MGE направляют миграцию клеток в кору, в частности в пролиферативные области коры. [2] Некоторые исследования показали, что LGE также вносит вклад в неокортекс, но это остается предметом споров. [6] In vitro клетки, мигрирующие из LGE, перемещаются со скоростью 100 мкм в день, что медленнее, чем клетки MGE. [2]
Каудальное ганглиозное возвышение — это еще одна подкорковая структура, которая необходима для генерации корковых интернейронов . Она расположена рядом с боковым желудочком , позади того места, где сливаются LGE и MGE. [6] CGE представляет собой слияние рострально-медиального и латерального ганглиозного возвышения, которое начинается в середине каудального таламуса . Внутри CGE существуют два молекулярных домена, которые очень похожи на расширения каудального MGE и LGE. [9] CGE отличается от LGE и MGE паттернами экспрессии генов и полученным потомством. В отличие от клеток из MGE, клетки из CGE редко были нейронами, содержащими парвальбумин. Кажется, что большинство клеток из CGE были ГАМКергическими интернейронами, но в зависимости от того, где они расположены, клетки, полученные из CGE, очень разнообразны. Клетки, полученные из CGE, включают ГАМКергические интернейроны, шиповатые интернейроны, моховидные клетки, пирамидальные и гранулярные нейроны и даже олигодендроцитарные и астроцитарные глиальные клетки. [6]
Клетки в ганглиозном возвышении мигрируют по касательной к неокортексу, давая начало интернейронам. Разнообразные молекулярные механизмы взаимодействуют, чтобы направлять этот процесс. Эмбриональная миграция интернейронов в кору головного мозга опосредуется набором мотогенных факторов роста в MGE, отталкивающих факторов в полосатом теле и LGE, разрешающих факторов в миграционных коридорах в ганглиозном возвышении и привлекающих факторов в самой коре. [3] Клетки в LGE мигрируют в стриарный домен ( хвостатое ядро и скорлупа ) и части перегородки и миндалевидного тела . Клетки MGE следуют миграционному пути к бледному шару и части перегородки. CGE дает начало интернейронам в прилежащем ядре , ядре ложа терминалей полоски , гиппокампе и специфических ядрах в миндалевидном теле . Эта направленная миграция вызвана различиями в экспрессии генов между этими субпаллиальными доменами. [4] Массив генов участвует в дифференциации и спецификации интернейронов и олигодендроцитов, включая: Dlx1 , Dlx2 , Gsh1 , Mash1 , Gsh2 , Nkx2.1 , Nkx5.1 , Isl1 , Six3 и Vax1 . [4]
Индуцированная миграция клеток из ганглиозного возвышения во время развития направляется различными мотогенными факторами, молекулами, которые увеличивают подвижность клеток, и хемотаксическими молекулами. Мотогенный фактор HGF/SF усиливает подвижность клеток и направляет клетки от субпаллиальных областей и разграничивает маршруты, по которым мигрируют клетки. Нейротрофины , такие как BDNF , представляют собой семейство мотогенных факторов, участвующих в управлении миграцией. Кора головного мозга обеспечивает хемоаттрактантные молекулы (например, NRG1 типа I и II в коре), в то время как субпаллиальные области производят хемоотталкивающие молекулы (например, Slit ) для управления миграцией клеток. Кроме того, для осуществления этого процесса необходимы некоторые разрешающие факторы (например, NRG1 типа III) в миграционных коридорах. [3] [4]
Нейротрансмиттеры GABA и 5-HT также вовлечены в миграцию. Было замечено, что высокие концентрации GABA вызывают случайное движение клеток («беспорядочная миграция»), в то время как низкие концентрации способствуют направленной миграции. 5-HT был связан с процессом включения интернейронов в кортикальную пластинку, а также с дифференциацией в субпопуляции интернейронов. [4]
Миграция клеток из желудочковой зоны к месту назначения и успешность их дифференциации могут быть прерваны многими различными способами, включая вмешательство в работу механических двигателей или изменение молекулярных сигналов, которые инициируют движение, ведут клетку к миграции и прекращают ее миграцию. Функция молекул, которые влияют на миграцию, не ограничивается движением клеток, значительно перекрываясь с событиями, связанными с нейрогенезом . В результате синдромы миграции нейронов трудно классифицировать. Самый большой класс синдромов миграции нейронов — лиссэнцефалия . Она включает спектр упрощенной коры, начиная от агирии (полного отсутствия корковых извилин) до пахигирии (расширенных извилин) с необычно толстой корой.
Неправильная миграция нейронов может также привести к двусторонней перивентрикулярной узловой гетеротопии , заболеванию, распознаваемому по нейрональной гетеротопии, выстилающей боковые желудочки. Синдром Цельвегера характеризуется корковой дисплазией, похожей на полимикрогирию коры головного мозга и мозжечка, иногда с пахигирией вокруг сильвиевой борозды и фокальной/субэпендимальной гетеротопией. Синдром Каллмана распознается по аносмии, связанной с умственной отсталостью , гипогонадизмом и неспособностью развития обонятельной луковицы.
Нарушения аксональной проекции и сборки редко бывают чистыми, но тесно связаны с генами нейронной миграции. Это, в частности, включает агенезию мозолистого тела .
Нарушения в генезе нервных элементов могут привести к кортикальной дисплазии . Примерами являются эктопический нейрогенез , микроэнцефалия и измененное выживание клеток, приводящее к областям гиперплазии , снижению апоптоза и гетеротопии. [10]
Дальнейшие исследования могут быть проведены по миграции клеток из базальных ганглиев в неокортекс. Молекулярные механизмы, контролирующие это, все еще не полностью выяснены. Количество известных мутаций, которые могут помешать миграции нейронов, быстро растет и будет продолжать расти по мере проведения дальнейших исследований. Сложность молекулярных шагов, необходимых для правильного размещения клеток в такой сложной системе, как мозг, впечатляет, и по мере того, как будет появляться все больше частей этой замысловатой головоломки, будет легче придумать стратегии для исправления расстройств, связанных с миграцией нейронов, и потенциального восстановления повреждений, вызванных травмой, инсультом, неправильным развитием и старением. [10]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )