stringtranslate.com

Олигодендроцит

Олигодендроциты (от греческого  «клетки с несколькими ветвями»), также известные как олигодендроглия , представляют собой тип нейроглии , основные функции которой заключаются в обеспечении поддержки и изоляции аксонов в центральной нервной системе (ЦНС) челюстных позвоночных . Их функция аналогична функции шванновских клеток , которые выполняют ту же задачу в периферической нервной системе (ПНС). Олигодендроциты достигают этого, образуя миелиновую оболочку вокруг аксонов. [1] В отличие от шванновских клеток, одиночный олигодендроцит может расширять свои отростки, охватывая около 50 аксонов, [2] при этом каждый аксон обернут миелиновой оболочкой толщиной примерно 1 мкм. Кроме того, олигодендроцит может обеспечивать сегменты миелина для нескольких соседних аксонов. [1]

Олигодендроциты встречаются исключительно в ЦНС, которая включает головной и спинной мозг . Первоначально считалось, что эти клетки производятся в вентральной части нервной трубки , эмбриональном предшественнике ЦНС. Однако недавние исследования показывают, что олигодендроциты происходят из вентральной желудочковой зоны эмбрионального спинного мозга с некоторыми потенциальными концентрациями в переднем мозге . [3] Примечательно, что олигодендроциты являются последним типом клеток, которые образуются в ЦНС. [4] Олигодендроциты были открыты Пио дель Рио Ортегой . [5] [6]

Классификация

Олигодендроциты представляют собой разновидность глиальных клеток . Они возникают во время развития из клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC), [7] которые можно идентифицировать по экспрессии ряда антигенов , включая ганглиозид GD3, [8] протеогликан хондроитинсульфата NG2 и фактор роста тромбоцитов. субъединица альфа-рецептора (PDGF-альфаR). [9] Зрелые олигодендроциты в целом подразделяются на миелинизирующие и немиелинирующие сателлитные олигодендроциты. Предшественники и оба зрелых типа обычно идентифицируются по экспрессии транскрипционного фактора OLIG2 . [10]

Разработка

Большинство олигодендроцитов развиваются во время эмбриогенеза и в раннем постнатальном периоде из ограниченных перивентрикулярных зародышевых областей. [11] Образование олигодендроцитов во взрослом мозге связано с ограниченными глией клетками-предшественниками , известными как клетки-предшественники олигодендроцитов (OPC). [12] Клетки субвентрикулярной зоны мигрируют из зародышевых [12] зон, заселяя развивающееся белое и серое вещество , где они дифференцируются и созревают в миелинобразующие олигодендроциты. [13] Однако неясно, все ли предшественники олигодендроцитов подвергаются этой последовательности событий.

Между средним сроком беременности и доношенными родами в белом веществе головного мозга человека обнаруживаются три последовательные стадии классической линии человеческих олигодендроцитов: OPC, незрелые олигодендроциты (немиелинирующие) и зрелые олигодендроциты (миелинизирующие). [14] Было высказано предположение, что некоторые подвергаются апоптозу [15] , а другие не могут дифференцироваться в зрелые олигодендроциты, но сохраняются как взрослые OPC. [16] Примечательно, что популяция олигодендроцитов, происходящих из субвентрикулярной зоны, может быть значительно увеличена путем введения эпидермального фактора роста (EGF). [17] [18]

Функция

Миелинизация

Виден олигодендроцит, миелинизирующий несколько аксонов.

Нервная система млекопитающих в решающей степени зависит от миелиновых оболочек, которые уменьшают утечку ионов и уменьшают емкость клеточной мембраны для быстрой передачи сигнала. [19] Миелин также увеличивает скорость импульсов, поскольку скачкообразное распространение потенциалов действия происходит в узлах Ранвье между шванновскими клетками (ПНС) и олигодендроцитами (ЦНС). Более того, скорость импульса миелинизированных аксонов линейно увеличивается с диаметром аксона, тогда как скорость импульса немиелинизированных клеток увеличивается только пропорционально квадратному корню из диаметра. Изоляция должна быть пропорциональна диаметру волокна внутри. Оптимальное соотношение диаметра аксона к общему диаметру волокна (включая миелин) составляет 0,6. [20]

Олигодендроциты мозжечка крысы окрашены антителами к основному белку миелина красным цветом и ДНК - синим. Хорошо видны два тела олигодендроцитов, а также несколько миелинизированных аксонов. Это полые трубки, поэтому на этом конфокальном изображении они выглядят как «трамвайные пути». Большая часть ДНК находится в ядрах зернистых клеток мозжечка , которые представляют собой небольшие интернейроны . Изображение и окраска антител от EnCor Biotechnology Inc.

Миелинизация преобладает только в нескольких областях мозга при рождении и продолжается во взрослом возрасте. Весь процесс не завершается примерно до 25–30 лет. [20] Миелинизация является важным компонентом интеллекта, и количество белого вещества может положительно коррелировать с результатами тестов IQ у детей. [20] Крысы, выращенные в обогащенной среде, которая, как известно, повышает когнитивную гибкость , имели большую миелинизацию в мозолистом теле . [21]

Метаболическая поддержка

Олигодендроциты тесно взаимодействуют с нервными клетками и обеспечивают трофическую поддержку за счет продукции нейротрофического фактора глиального клеточного происхождения (GDNF), нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) или инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1). [22] Они также могут напрямую поставлять метаболиты в нейроны, как описано в гипотезе лактатного челнока . [23]

Предполагается, что сателлитные олигодендроциты (или перинейрональные олигодендроциты) функционально отличаются от других олигодендроцитов. Они не прикрепляются к нейронам через миелиновые оболочки и, следовательно, не участвуют в изоляции. Они остаются противостоящими нейронам и регулируют внеклеточную жидкость . [24] Сателлитные олигодендроциты считаются частью серого вещества, тогда как миелинизирующие олигодендроциты являются частью белого вещества. Они могут поддерживать нейрональный метаболизм. Сателлитные олигодендроциты могут быть задействованы для производства нового миелина после демиелинизирующего повреждения. [25]

Клиническое значение

К заболеваниям, приводящим к повреждению олигодендроцитов, относятся демиелинизирующие заболевания, такие как рассеянный склероз и различные лейкодистрофии . Травма тела, например, повреждение спинного мозга, также может вызвать демиелинизацию. Незрелые олигодендроциты, количество которых увеличивается в середине беременности , более уязвимы к гипоксическому повреждению и участвуют в перивентрикулярной лейкомаляции . [26] Таким образом, это преимущественно врожденное заболевание, поражающее вновь формирующийся мозг, может привести к церебральному параличу . Считается, что при церебральном параличе, травме спинного мозга, инсульте и , возможно, рассеянном склерозе олигодендроциты повреждаются из-за чрезмерного высвобождения нейротрансмиттера глутамата . [27] Также было показано, что повреждение опосредовано рецепторами N-метил-D-аспартата . [27] Дисфункция олигодендроцитов также может быть вовлечена в патофизиологию шизофрении и биполярного расстройства . [28]

Олигодендроциты также восприимчивы к заражению вирусом JC , который вызывает прогрессирующую мультифокальную лейкоэнцефалопатию (ПМЛ), состояние, которое специфически поражает белое вещество, обычно у пациентов с ослабленным иммунитетом . Опухоли из олигодендроцитов называются олигодендроглиомами . Химиотерапевтический агент фторурацил (5-ФУ) вызывает повреждение олигодендроцитов у мышей, что приводит как к острому повреждению центральной нервной системы (ЦНС), так и к постепенному ухудшению отсроченной дегенерации ЦНС. [29] [30] Метилирование ДНК также может играть роль в дегенерации олигодендроцитов. [31]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аб Карлсон, Нил (2010). Физиология поведения . Бостон, Массачусетс: Аллин и Бэкон. стр. 38–39. ISBN 978-0-205-66627-0.
  2. ^ Бауманн, Николь; Фам-Динь, Даниэль (1 апреля 2001 г.). «Биология олигодендроцитов и миелина в центральной нервной системе млекопитающих». Физиологические обзоры . 81 (2): 871–927. doi : 10.1152/physrev.2001.81.2.871. ISSN  0031-9333. ПМИД  11274346.
  3. ^ Ричардсон, штат Вашингтон; Кессарис, Н; Прингл, Н. (январь 2006 г.). «Олигодендроцитарные войны». Обзоры природы. Нейронаука . 7 (1): 11–8. дои : 10.1038/nrn1826. ПМК 6328010 . ПМИД  16371946. 
  4. ^ Томас, JL; Спасский, Н; Перес Вильегас, ЕМ; Оливье, К; Кобос, я; Гуже-Зальк, К; Мартинес, С; Зальц, Б. (15 февраля 2000 г.). «Пространственно-временное развитие олигодендроцитов в эмбриональном мозге». Журнал нейробиологических исследований . 59 (4): 471–6. doi :10.1002/(SICI)1097-4547(20000215)59:4<471::AID-JNR1>3.0.CO;2-3. PMID  10679785. S2CID  42473842.
  5. ^ Перес-Серда, Фернандо; Санчес-Гомес, Мария Виктория; Матуте, Карлос (2015). «Пио дель Рио Ортега и открытие олигодендроцитов». Границы нейроанатомии . 9:92 . дои : 10.3389/fnana.2015.00092 . ISSN  1662-5129. ПМЦ 4493393 . ПМИД  26217196. 
  6. ^ Джеймс, Оуэн Дж; Мехта, Арпан Р.; Бехари, Мадхури; Чандран, Сиддхартхан (июнь 2021 г.). «Столетие олигодендроцита». Ланцет Неврология . 20 (6): 422. doi :10.1016/S1474-4422(21)00136-8. ПМЦ 7610932 . ПМИД  34022167. 
  7. ^ Кэмерон-Карри, Патриция; Ле Дуарен, Николь М. (декабрь 1995 г.). «Предшественники олигодендроцитов происходят как из дорсальной, так и из вентральной частей спинного мозга». Нейрон . 15 (6): 1299–1310. дои : 10.1016/0896-6273(95)90009-8 . ПМИД  8845154.
  8. ^ Кертис и др., 1988; ЛеВайн и Голдман, 1988 г.; Харди и Рейнольдс, 1991 год.
  9. ^ Прингл, Северная Каролина; Мудхар, HS; Колларини, Э.Дж.; Ричардсон, У.Д. (июнь 1992 г.). «Рецепторы PDGF в ЦНС крыс: во время позднего нейрогенеза экспрессия альфа-рецепторов PDGF, по-видимому, ограничивается глиальными клетками линии олигодендроцитов» (PDF) . Разработка . 115 (2): 535–51. дои : 10.1242/dev.115.2.535. ПМИД  1425339.
  10. ^ Ёко Х, Нобусава С, Такебаяси Х, Икенака К, Исода К, Камия М, Сасаки А, Хирато Дж, Накадзато Ю (2004). «Антитело против человеческого Olig2 как полезный иммуногистохимический маркер нормальных олигодендроцитов и глиом». Я Джей Патол . 164 (5): 1717–25. дои : 10.1016/S0002-9440(10)63730-3. ПМЦ 1615653 . ПМИД  15111318. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Валлштедт и др., 2004 г.
  12. ^ аб Менн, Б; Гарсиа-Вердуго, Ж.М.; Ящине, С; Гонсалес-Перес, О; Рович, Д; Альварес-Буйя, А. (26 июля 2006 г.). «Происхождение олигодендроцитов в субвентрикулярной зоне взрослого мозга». Журнал неврологии . 26 (30): 7907–18. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1299-06.2006. ПМК 6674207 . ПМИД  16870736. 
  13. ^ Харди и Рейнольдс, 1991; Левисон и Голдман, 1993 г.
  14. ^ Баратейро, Андрея; Фернандес, Аделаида (сентябрь 2014 г.). «Прогрессирование линии височных олигодендроцитов: модели пролиферации, дифференциации и миелинизации in vitro». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1843 (9): 1917–1929. дои : 10.1016/j.bbamcr.2014.04.018 . ПМИД  24768715.
  15. ^ Баррес и др., 1992.
  16. ^ Рен и др., 1992.
  17. ^ Гонсалес-Перес, О, Б; Ромеро-Родригес, Р; Сориано-Наварро, М; Гарсиа-Вердуго, Ж.М.; Альварес-Буйя, А (2009). «Эпидермальный фактор роста побуждает потомство B-клеток субвентрикулярной зоны мигрировать и дифференцироваться в олигодендроциты». Стволовые клетки . 27 (8): 2032–43. дои : 10.1002/stem.119. ПМЦ 3346259 . ПМИД  19544429. 
  18. ^ Гонсалес-Перес, О, Б; Альварес-Буйя, А. (24 июня 2011 г.). «Олигодендрогенез в субвентрикулярной зоне и роль эпидермального фактора роста». Обзоры исследований мозга . 67 (1–2): 147–56. doi :10.1016/j.brainresrev.2011.01.001. ПМК 3109119 . ПМИД  21236296. 
  19. ^ Сокол, Стейси. «Физиология и патофизиология рассеянного склероза». Рассеянный склероз: Учебник по физиологии . Архивировано из оригинала 16 июля 2012 г. Проверено 29 апреля 2012 г.
  20. ^ abc Филдс, Дуглас (18 февраля 2008 г.). «Белая материя имеет значение». Научный американец . 298 (март 2008 г.): 54–61. Бибкод : 2008SciAm.298c..54D. doi : 10.1038/scientificamerican0308-54. ПМИД  18357821.
  21. ^ Юраска Дж.М.; Копчик-младший (1988). «Влияние пола и окружающей среды на размер и ультраструктуру мозолистого тела крысы». Исследования мозга . 450 (1–2): 1–8. дои : 10.1016/0006-8993(88)91538-7. PMID  3401704. S2CID  2720782.
  22. ^ Брэдл (2010). «Олигодендроциты: биология и патология». Акта Нейропатол . 119 (1): 37–53. дои : 10.1007/s00401-009-0601-5. ПМК 2799635 . PMID  19847447. ... олигодендроциты могут обеспечивать трофическую поддержку нейронов за счет продукции нейротрофического фактора глиального клеточного ряда (GDNF), нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) или инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1). . 
  23. ^ Philips T, Ротштейн JD (2017). «Олигодендроглия: метаболические сторонники нейронов». Джей Клин Инвест . 127 (9): 3271–3280. дои : 10.1172/JCI90610. ПМЦ 5669561 . ПМИД  28862639. 
  24. ^ Бауманн и Фам-Динь, 2001 г.
  25. ^ Шучет С., Нильсен Дж. А., Ловас Г., Домович М. С., де Веласко Дж. М., Марик Д., Хадсон Л. Д. (2011). «Генетическая подпись перинейрональных олигодендроцитов раскрывает их уникальный фенотип». Eur J Neurosci . 34 (12): 1906–22. дои : 10.1111/j.1460-9568.2011.07922.x. ПМЦ 4286392 . ПМИД  22132705. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  26. ^ Кинни, ХК; Бэк, SA (сентябрь 1998 г.). «Развитие олигодендроглии человека: связь с перивентрикулярной лейкомаляцией». Семинары по детской неврологии . 5 (3): 180–9. дои : 10.1016/s1071-9091(98)80033-8. ПМИД  9777676.
  27. ^ аб Карадоттир и др., 2007 г.
  28. ^ Ткачев Д., Миммак М.Л., Райан М.М. и др. (сентябрь 2003 г.). «Дисфункция олигодендроцитов при шизофрении и биполярном расстройстве». Ланцет . 362 (9386): 798–805. дои : 10.1016/S0140-6736(03)14289-4. PMID  13678875. S2CID  7511585.
  29. ^ «Повреждение ЦНС, вызванное химиотерапией, как заболевание клеток-предшественников». Архивировано 27 декабря 2011 г. в Wayback Machine доктором Марком Д. Ноублом, Рочестерский университет.
  30. ^ Хан, Р; Ян, Ю.М.; Дитрих, Дж; Любке, А; Майер-Прёшель, М; Ноубл, М. (2008). «Системное лечение 5-фторурацилом вызывает синдром замедленного разрушения миелина в центральной нервной системе». Журнал биологии . 7 (4): 12. дои : 10.1186/jbiol69 . ПМК 2397490 . ПМИД  18430259. 
  31. ^ Корм, Кэтрин; де Силва, Рохан; Уорнер, Томас Т.; Бетанкур, Консейсан (29 июня 2023 г.). «Вклад метилирования ДНК в (дис) функцию олигодендроглии при нейродегенерации». Acta Neuropathologica Communications . 11 (1): 106. дои : 10.1186/s40478-023-01607-9 . ISSN  2051-5960. ПМЦ 10311741 . ПМИД  37386505. 
Библиография

Внешние ссылки