Неврит или нейронный отросток относится к любому выступу из тела клетки нейрона . Этот выступ может быть либо аксоном , либо дендритом . Этот термин часто используется, когда речь идет о незрелых или развивающихся нейронах, особенно о клетках в культуре , поскольку до завершения дифференцировки может быть трудно отличить аксоны от дендритов . [1]
Развитие нейрита требует сложного взаимодействия как внеклеточных, так и внутриклеточных сигналов. В каждой точке развивающегося нейрита имеются рецепторы, улавливающие как положительные, так и отрицательные сигналы роста со всех направлений в окружающем пространстве. [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 сигналов внеклеточного роста — нетрин , хемоаттрактант средней линии, а также семафорин , эфрин и коллапсин — все ингибиторы роста нейритов. [2] [3] [4]
Молодые нейриты часто упакованы пучками микротрубочек , рост которых стимулируется нейротрофическими факторами , такими как фактор роста нервов (NGF). [5] Тау-белки могут способствовать стабилизации микротрубочек путем связывания 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 нескольких аксонов.
Молекула адгезии нервных клеток N-CAM одновременно объединяется с другой N-CAM и рецептором фактора роста фибробластов , стимулируя тирозинкиназную активность этого рецептора и индуцируя рост нейритов. [9]
Доступно несколько наборов программного обеспечения для облегчения отслеживания нейритов на изображениях.
Слабые эндогенные электрические поля могут использоваться как для облегчения, так и для направления роста отростков нейритов клеточной сомы. ЭП умеренной силы использовались для направления и усиления роста нейритов как на мышиных , так и на мышиных моделях, а также на моделях ксенопуса . Совместное культивирование нейронов с электрически выровненной глиальной тканью также стимулирует рост нейритов, поскольку она богата нейротрофинами , которые способствуют росту нервов .
Недифференцированный нейрон млекопитающих, помещенный в культуру, втягивает все уже выросшие нейриты. [10] Через 0,5–1,5 дня после высева в культуру несколько второстепенных нейритов начнут выступать из тела клетки. [10] 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 дни оставшиеся второстепенные нейриты начнут дифференцироваться в дендриты. [10] К 7-му дню нейрон должен быть полностью поляризован, иметь функциональные дендриты и аксон. [10]
Неврит, 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 окончательную дифференцировку нейритов in vivo , точно не изучены. Известно, что в 60% случаев первый нейрит, выступающий из тела клетки, становится аксоном. [10] В 30% случаев нейрит, которому не суждено стать аксоном, первым выступает из тела клетки. В 10% случаев нейрит, который станет аксоном, выступает из тела клетки одновременно с одним или несколькими другими нейритами. [10] Было высказано предположение, что второстепенный нейрит может расширяться наружу до тех пор, пока не коснется уже развитого аксона другого нейрона. В этот момент нейрит начнет дифференцироваться в аксон. Это известно как модель «коснись и пойди». [10] Однако эта модель не объясняет, как развился первый аксон.
Какие бы внеклеточные сигналы ни участвовали в индукции образования аксонов, они передаются по меньшей мере четырьмя различными путями: путем Rac-1, Ras-опосредованным путем, путем цАМФ - киназы печени B1 и путем кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы. [10] Дефицит любого из этих путей может привести к неспособности развития нейрона. [10]
После формирования одного аксона нейрон должен предотвратить превращение всех остальных нейритов в аксоны. Это известно как глобальное торможение. [10] Было высказано предположение, что глобальное торможение достигается за счет дальнего действия сигнала отрицательной обратной связи, высвобождаемого из развитого аксона и поглощаемого другим нейритом. [11] Однако ни одна сигнальная молекула дальнего действия не была обнаружена. [10] С другой стороны, было высказано предположение, что накопление аксональных факторов роста в нейрите, которому суждено стать аксоном, означает, что по умолчанию происходит истощение аксональных факторов роста, поскольку они должны конкурировать за одни и те же белки. [12] Это приводит к тому, что другие нейриты превращаются в дендриты, поскольку им не хватает достаточных концентраций факторов роста аксонов, чтобы стать аксонами. [12] Это позволило бы реализовать механизм глобального ингибирования без необходимости использования сигнальной молекулы дальнего действия.