WikiDer > Ганглионарное возвышение

Ganglionic eminence
Ганглионарное возвышение
Межнейронно-радиальные глиальные взаимодействия в развивающейся коре головного мозга.png
Интернейроны (зеленые) перемещаются по касательной от ганглиозного возвышения к кора головного мозга. Тангенциально мигрирующие интернейроны движутся перпендикулярно радиальные глиальные клетки (красный). Радиально мигрирующие интернейроны перемещаются параллельно радиальным глиальным клеткам.
Анатомическая терминология

В ганглиозное возвышение (GE) является переходной структурой в развитие нервной системы что направляет клетку и аксон миграция.[1] Он присутствует в эмбриональная и эмбриональная стадии из нейронное развитие найдено между таламус и хвостатое ядро.[1]

Возвышение делится на три области вентральной желудочковая зона из конечный мозг (латеральное, медиальное и каудальное возвышения), где они облегчают тангенциальная миграция клеток в течение эмбриональное развитие. Тангенциальная миграция не включает взаимодействия с радиальными глиальными клетками; вместо этого интернейроны мигрируют перпендикулярно через радиальные глиальные клетки, чтобы достичь своего окончательного местоположения. Характеристики и функция клеток, следующих по пути тангенциальной миграции, по-видимому, тесно связаны с местоположением и точным временем их образования.[2] и ГЭ вносят значительный вклад в создание ГАМКергической корковый клетка численность населения.[1][3][4] Еще одна структура, в которую вносят свой вклад GE, - это базальный ганглий.[5] ГЭ также направляют аксоны, растущие из таламуса в кору и наоборот.[1]

У человека ГС исчезают к годовалому возрасту.[1] Во время развития миграция нейронов продолжается до исчезновения зародышевый лист, после чего остатки зародышевого листка составляют возвышения.[1]

Категоризация

Коронарный разрез в переднем мозге эмбриональной мыши на 12,5-й день беременности (стадия предпластины), демонстрирующий латеральные и медиальные ганглиозные возвышения (LGE, MGE), из которых ГАМКергические интернейроны по касательной мигрируют в кортикальный зачаток (слева, желтый). Глутаматергические нейроны, предназначенные для коры головного мозга, генерируются локально в зоне кортикального желудочка и мигрируют радиально (справа, красный цвет).

Ганглионарные возвышения делятся на три группы в зависимости от их расположения в пределах субвентрикулярная зона:

  • Медиальное ганглиозное возвышение (MGE)
  • Боковое ганглиозное возвышение (LGE)
  • Возвышение каудального ганглия (CGE)[6]

Борозда разделяет медиальное и латеральное ганглиозные возвышения. Выражение Nkx2-1, Gsx2, и Pax6 требуется 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 аномальную экспансию вокруг MGE, LGE, вентрального паллиума (VP) и передней энтопедункулярной области (AEP). Клетки GE довольно однородны, причем все MGE, LGE и CGE имеют маленькие, темные, неправильные ядра и умеренно плотную цитоплазму, однако каждое возвышение может быть идентифицировано по типу потомства, которое оно производит.[6] См. Отдельные разделы GE ниже для получения дополнительной информации о различных типах производимого потомства.

Кроме того, субвентрикулярная зона является отправной точкой нескольких потоков тангенциально мигрирующих интернейронов, которые экспрессируют Dlx гены. В этом регионе были выявлены три основных пути тангенциальной миграции:

  1. латеро-каудальная миграция (от субпалиального конечного мозга к коре)
  2. медиоростральная миграция (субпалиальный базальный конечный мозг в обонятельная луковица)
  3. латеро-каудальная миграция (базальный конечный мозг к полосатое тело)

Эти пути различаются во времени и пространстве и продуцируют различные ГАМКергические и не ГАМКергические интернейроны. Одним из примеров ГАМКергических интернейронов, которыми руководствуются ГЭ, являются парвальбумин-содержащие интернейроны в неокортексе. Некоторые примеры не-ГАМКергических интернейронов, которыми руководствуются ГЭ. дофаминергический интернейроны в обонятельной луковице и холинергический интернейроны в полосатом теле. Клетки, мигрирующие по этим путям, движутся с разной скоростью. Некоторые молекулы, которые участвуют в контроле скорости однонаправленного движения клеток, полученных из ГЭ: фактор роста гепатоцитов/ коэффициент рассеяния (HGF / SF) и различные нейротрофические факторы.[2]

Медиальное ганглиозное возвышение (MGE)

Основная цель MGE во время разработки - производить ГАМКергический звездчатые клетки и направить их миграцию в неокортекс.[6] Предшественники большинства ГАМКергических интернейронов в коре головного мозга мигрируют из подкоркового слоя. прародитель зона. Более конкретно, выполнение механического пересечения пути миграции от MGE к неокортексу вызывает снижение ГАМКергических интернейронов в неокортексе на 33%.[6] MGE также производит некоторые нейроны и глия базальных ганглиев и гиппокампа.[6][7] MGE также может быть источником клеток Кахаля-Ретциуса, но это остается спорным.[6] На ранних этапах эмбрионального развития интернейроны коры 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, чем миграция клеток LGE.[2] Подробнее о временных рамках и функциях MGE по сравнению с LGE в следующем разделе.

Боковое ганглиозное возвышение (LGE)

По сравнению с ранними временными рамками развития MGE, LGE помогает в тангенциальной миграции клеток на более поздних стадиях среднего эмбриона. В отличие от MGE, который направляет большую часть миграции клеток в кору на этой стадии, LGE меньше способствует миграции клеток в кору, а вместо этого направляет многие клетки к обонятельным луковицам. Фактически, миграция в обонятельную луковицу во взрослом возрасте возглавляется LGE. Маршрут, который новообразованные нейроны проходят от передней субвентрикулярной зоны до обонятельной луковицы, называется ростральный миграционный поток. На поздних стадиях эмбрионального развития и LGE, и MGE направляют миграцию клеток в кору, особенно в пролиферативные области коры.[2] Некоторые исследования показали, что LGE также вносит вклад в клетки неокортекса, но это остается предметом дискуссий.[6] In vitro клетки, мигрирующие из LGE, перемещаются со скоростью 100 мкм в день, медленнее, чем клетки MGE.[2]

Возвышение каудального ганглия (CGE)

Возвышение каудального ганглия - это еще одна подкорковая структура, которая необходима для образования корковых интернейроны. Он расположен рядом с боковой желудочек, позади того места, где предохраняются LGE и MGE.[6] CGE - это слияние рострального медиального и латерального ганглиозных возвышений, которое начинается от середины до каудального. таламус. Есть два молекулярных домена, которые существуют внутри CGE и очень напоминают продолжения каудальных MGE и LGE.[9] CGE отличается от LGE и MGE паттернами экспрессии генов и продуцированным 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, производные от CGE, включают ГАМКергические интернейроны, шиповатые интернейроны, мшистые клетки, пирамидные и гранулярные нейроны и даже олигодендроцит и астроцит глиальные клетки.[6]

Миграция клеток

Клетки ганглиозного возвышения перемещаются по касательной к неокортексу, давая начало интернейронам. Чтобы управлять этим процессом, взаимодействуют различные молекулярные механизмы. Эмбриональная межнейрональная миграция в кору головного мозга опосредована множеством мотогенных факторов роста в MGE, отталкивающих факторов в полосатое тело и LGE, снисходительный факторы в миграционных коридорах в ганглиозном возвышении и привлекательные факторы в самой коре.[3] Клетки LGE мигрируют в полосатый домен (хвостатое ядро и скорлупа) и части перегородки и миндалина. Клетки MGE следуют миграционным путем к бледный шар и часть перегородки. CGE порождает интернейроны в прилежащее ядро, ядро ​​ложа Терминалы Стрии, то гиппокамп, а конкретные ядра в миндалина. Эта направленная миграция вызвана различиями в экспрессии генов между этими субпалиальными доменами.[4] Множество генов участвует в дифференцировке и спецификации интернейронов и олигодендроцитов, включая: Dlx1, Dlx2, Gsh1, Маш1, Gsh2, Nkx2.1, Nkx5.1, Isl1, Шесть3 и Vax1.[4]

Молекулярные механизмы направленной миграции

Индуцированная миграция клеток из ганглиозного возвышения во время развития направляется множеством мотогенных факторов, молекул, увеличивающих подвижность клеток, и хемотаксический молекулы. Мотогенный фактор HGF / SF повышает подвижность клеток и направляет клетки от субпалиальных областей и разграничивает маршруты, по которым проходят мигрирующие клетки. Нейротрофины, Такие как BDNF, представляют собой семейство мотогенных факторов, участвующих в управлении миграцией. Кора головного мозга обеспечивает молекулы хемоаттрактантов (например, NRG1 тип I и II в коре головного мозга), в то время как субпаллиальные области производят химиопульсивные молекулы (например, Щель) направить миграцию клеток. Кроме того, некоторые разрешающие факторы (например, NRG1 тип III) в миграционных коридорах необходимы для протекания этого процесса.[3][4]

Нейромедиаторы ГАМК и 5-HT также были замешаны в миграции. Было замечено, что высокие концентрации ГАМК вызывают случайное перемещение клеток («миграцию случайным блужданием»), тогда как низкие концентрации способствуют направленной миграции. 5-HT был связан с процессом включения интернейронов в кортикальную пластинку, а также с дифференцировкой на субпопуляции интернейронов.[4]

Сопутствующие расстройства

Миграция клеток из зоны желудочков к их предполагаемому месту назначения и успешная их дифференцировка могут быть прерваны множеством различных способов, включая вмешательство в механические двигатели или изменение молекулярных сигналов, которые инициируют движение, приводят клетку в миграцию и прекращают ее миграция. Функции молекул, влияющих на миграцию, не ограничиваются движением клеток, они значительно перекрываются с событиями, связанными с нейрогенез. В результате синдромы миграции нейронов трудно классифицировать. Самый большой класс синдромов миграции нейронов - это лиссэнцефалия. Это включает спектр упрощенной коры, начиная от агирия (полное отсутствие корковых извилин) до пахигирия (расширенные извилины) с необычно толстой корой.

Неправильная миграция нейронов также может привести к двустороннему перивентрикулярная узловая гетеротопия, заболевание, распознаваемое нейронными гетеротопия выстилает боковые желудочки. Синдром Зеллвегера характеризуется корковым дисплазия похожий на полимикрогирия коры головного мозга и мозжечка, иногда с пахигирией, окружающей Сильвиева трещинаи фокальная / субэпендимальная гетеротопия. Синдром Каллмана признан аносмия связана с умственная отсталость, гипогонадизми неспособность развития обонятельной луковицы.

Расстройства аксональная проекция и сборка редко бывает чистой, но тесно связана с генами миграции нейронов. Это, в частности, включает агенезия мозолистого тела.

Нарушения в генезисе нервных элементов могут привести к корковая дисплазия. Примеры включают эктопический нейрогенез, микроэнцефалия, и измененная выживаемость клеток, в результате чего области гиперплазия, уменьшенный апоптоз, и гетеротопия.[10]

Дальнейшие исследования

Дальнейшие исследования могут быть проведены по миграции клеток из базальных ганглиев в неокортекс. Молекулярные механизмы, контролирующие это, до сих пор полностью не выяснены. Число известных мутаций, которые могут препятствовать 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 в этой запутанной головоломке будет появляться больше частей, будет легче придумать стратегии для лечения нарушений, связанных с миграцией нейронов, и потенциально восстановить повреждения, вызванные травмой, инсультом, неправильным развитием и старением.[10]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Энча-Разави и Сониго. (2003). Особенности развивающегося мозга. Нервная система ребенка. стр. 426-428
  2. ^ а б c d е Марин, О; Рубинштейн, JL (ноябрь 2001 г.). «Долгое замечательное путешествие: касательная миграция в конечном мозге». Обзоры природы. Неврология. 2 (11): 780–90. Дои:10.1038/35097509. PMID 11715055.
  3. ^ а б c Ghashghaei, HT; Lai, C; Антон, Е.С. (февраль 2007 г.). «Миграция нейронов в мозгу взрослого человека: мы еще там?». Обзоры природы. Неврология. 8 (2): 141–51. Дои:10.1038 / номер 2074. PMID 17237805.
  4. ^ а б c d е Эрнандес-Миранда, Парнавелас и Кьяра. (2010). Молекулы и механизмы, участвующие в генерации и миграции корковых интернейронов. АСН Нейро, 2(2). С. 75-86.
  5. ^ Первес, Д., Августин, Г., Фицпатрик, Д., Холл, В., Ламантия, А.С., Макнамара, Дж., И Уайт, Л. (2008). Неврология. 4-е изд. Sinauer Associates. С. 555–8. ISBN 978-0-87893-697-7.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ а б c d е ж грамм час я Brazel, CY; Романко, MJ; Ротштейн, Р.П .; Левисон, SW (январь 2003 г.). «Роль субвентрикулярной зоны млекопитающих в развитии мозга». Прогресс в нейробиологии. 69 (1): 49–69. Дои:10.1016 / s0301-0082 (03) 00002-9. PMID 12637172.
  7. ^ Санес, Рех и Харрис. (2012). Развитие нервной системы. 3-е изд. Академическая пресса. С. 62-63. ISBN 978-0-12-374539-2.
  8. ^ Лавдас, Григориу, Пахнис и Парнавелас. (1999). Возвышение медиального ганглия дает начало популяции ранних нейронов в развивающейся коре головного мозга. Журнал неврологии, 99(19). С. 7881-7888.
  9. ^ Чудеса, CP; Андерсон, С.А. (сентябрь 2006 г.). «Происхождение и спецификация корковых интернейронов». Обзоры природы. Неврология. 7 (9): 687–96. Дои:10.1038 / nrn1954. PMID 16883309.
  10. ^ а б Росс, М. Э., и Уолш, К. А. (2001). Пороки развития человеческого мозга и их уроки для миграции нейронов. Ежегодный обзор нейробиологии, 24(1), 1041-1070.