Дендритные филоподии
Дендритные филоподии представляют собой небольшие мембранозные выпячивания, встречающиеся преимущественно на дендритных участках развивающихся нейронов. Эти структуры могут получать синаптический вход и могут развиваться в дендритные шипики . Дендритные филоподии, как правило, менее хорошо изучены, чем дендритные шипики, поскольку из-за их временного характера их трудно обнаружить с помощью традиционных методов микроскопии. Подготовка проб также может разрушить дендритные филоподии. Однако было установлено, что филоподии на дендритных стержнях отличаются от других типов филоподий (даже от тех, которые встречаются в дендритных конусах роста) и могут по-разному реагировать на стимулы. [1]
Структура
[ редактировать ]Дендритные филоподии тонкие, волосовидные. Они определяются как имеющие длину, которая как минимум в два раза превышает ширину, и у них нет выпуклой головки, характерной для дендритных шипов . Филоподии лишены большинства клеточных органелл и состоят в основном из актиновых элементов цитоскелета. Синаптические контакты могут возникать по всей длине филоподий, а не только на конце. [2]
Роль в синаптической передаче
[ редактировать ]Дендритные филоподии могут быть местом расположения синапсов в определенных областях нервной системы. В некоторых типах нейрональных клеток, например, в ганглиозных клетках сетчатки крысы, дендритные шипики отсутствуют, что указывает на то, что в этих случаях синаптогенез происходит преимущественно на дендритных стержнях или на самих филоподиях. Филоподии могут образовывать синапсы с соседними аксонами как по длине филоподия, так и на кончике. [2] Синаптическая активность дендритных филоподий может изменить их морфологию или вызвать их трансформацию в дендритные шипики (см. Трансформация в шипики ).
Роль в развитии
[ редактировать ]На ранних стадиях развития нейронов дендритные стержни в подавляющем большинстве заселены дендритными филоподиями. Постепенно количество филоподий начинает уменьшаться, что согласуется с увеличением количества шипов. [3] В конце концов, шипы становятся доминирующей структурой на дендритных стержнях, при этом присутствует лишь несколько филоподий. Филоподии, по-видимому, растут в ответ на локализованные импульсы глутамата, что позволяет предположить, что они могут играть роль в управлении ветвлением дендритов.
Трансформация в шипы
[ редактировать ]Можно легко наблюдать, как дендритные филоподии трансформируются в дендритные шипики . Было высказано предположение, что филоподии могут представлять собой предшественников дендритных шипиков и что их быстротечность и подвижность могут способствовать выбору синаптических партнеров. Выбор синаптических партнеров может зависеть от обнаруженной синаптической активности вблизи филоподия. Локализованная передача сигналов глутамата в области дендритных филоподий вызывает увеличение длины филоподий, тогда как блокирование глутаматных рецепторов уменьшает количество дендритных филоподий. [1] Следовательно, дендритные филоподии могут использоваться постсинаптическими клетками для обнаружения проходящих аксонов. После установления контакта между дендритным филоподием и соседним аксоном филоподий втягивается, и голова начинает набухать, приобретая морфологию, более напоминающую шип. На этом этапе синапс считается созревшим и более стабильным.
Хотя наблюдалось, что дендритные филоподии превращаются в дендритные шипики , процесс, посредством которого это происходит, неизвестен. Исследования показали, что филоподии могут пройти более одной стадии развития, прежде чем стать шипами , и что кластеризация определенных белков, таких как дребрин, может использоваться для определения зрелости филоподий. [3] Головки зрелых шипов содержат большое количество белка PSD95, и PSD95 часто используется как индикатор зрелости шипов. Однако дендритные филоподии могут приобретать шипикоподобную морфологию даже без белков постсинаптической плотности, что указывает на ремоделирование актина как на основной процесс, ответственный за развитие шипиков из филоподий. Цитоскелетный анализ шипиков по сравнению с филоподиями показал, что шипоподобная морфология связана с большим количеством разветвленных актиновых филаментов. Поэтому белки, которые взаимодействуют с комплексом arp2/3, а также с F-актином, исследуются на предмет участия в этом процессе. Поскольку филоподии также чувствительны к локальным концентрациям глутамата , белки, которые взаимодействуют с NMDA-рецепторами в дендритных филоподиях, также являются кандидатами на регуляцию этого процесса.
Роль в синаптической пластичности
[ редактировать ]Исследования показали, что на участках зрелых дендритов NMDAR-опосредованная синапсическая активность может стимулировать рост новых филоподий, которые позже могут развиться в зрелые синапсы позвоночника. [4] Это открытие представляет возможную роль дендритных филоподий в синаптической пластичности , поскольку филоподии могут служить предшественниками зрелых синапсов даже в зрелых нейронах.
Роль в болезни
[ редактировать ]Хотя дендритные филоподии не играют явной роли в каком-либо конкретном заболевании, в мозге пациентов с расстройствами аутистического спектра обнаружено аномально большое количество филоподий. Этот фенотип с высокими филоподиями и низкими шипами может быть обусловлен неспособностью филоподий правильно созреть в шипы. мутации в гене SHANK3 вызывают фенотипы, аналогичные тем, которые наблюдаются в мозге пациентов с этими расстройствами. Было показано, что [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Портера-Кайо С., Пан Д.Т., Юсте Р. 2003. Регулируемое активностью динамическое поведение ранних дендритных выступов: данные о различных типах дендритных филоподий. Дж. Нейроски. 23(18):7129-7141
- ^ Jump up to: а б Фиала Дж.К., Фейнберг М., Попов В., Харрис К.М. 1998. Синаптогенез через дендритные филоподии в развивающейся области CA1 гиппокампа. Дж. Нейроски. 18(21):8900-11. ПМИД 9786995
- ^ Jump up to: а б Такахаши Х., Секино Ю., Танака С., Мизуи Т., Киши С., Ширао Т. 2003. Дребрин-зависимая кластеризация актина в дендритных филоподиях регулирует синаптическое нацеливание на постсинаптическую плотность-95 и морфогенез дендритных шипов. Дж. Нейроски. 23 июля 2003 г.; 23(16): 6586-95. ПМИД 12878700
- ^ Коэн-Кори, Сусана. 2002. Развивающийся синапс: построение и модуляция синаптических структур и цепей. Наука 298 770-776. дои : 10.1126/science.1075510
- ^ Дюран СМ, Перрой Дж., Лолл Ф., Перрэ Д., Фаньи Л., Бургерон Т., Монкукиоль М. и Санс Н. 2011. Мутации SHANK3, выявленные при аутизме, приводят к модификации морфологии дендритных шипов посредством актин-зависимого механизма. Молекулярная психиатрия . (2011) 1–14
