Обонятельная обонятельная клетка

Нейроглия головного мозга, показанная методом Гольджи

Обонятельные обонятельные клетки ( OEC ), также известные как обонятельная оболочка глии или обонятельные обонятельные глиальные клетки , представляют собой тип макроглии ( радиальной глии ), обнаруженной в нервной системе . Они также известны как обонятельные шванновские клетки , поскольку они покрывают немиелинизированные аксоны обонятельных аналогично нейронов тому, как шванновские клетки покрывают немиелинизированные периферические нейроны . Они также обладают общим свойством способствовать регенерации аксонов.

OECs способны фагоцитировать остатки аксонов in vivo , а in vitro они фагоцитируют бактерии . Считается, что обонятельная глия, экспрессирующая антимикробный фермент лизоцим (LYZ), играет важную роль в иммунозащите слизистой оболочки , где нейроны непосредственно подвергаются воздействию внешней среды.

OECs были успешно протестированы при экспериментальной регенерации аксонов у взрослых крыс с травматическим повреждением спинного мозга , и клинические испытания в настоящее время проводятся для получения дополнительной информации о травмах спинного мозга и других нейродегенеративных заболеваниях.

Источник

В периферической нервной системе ОЭК рассеяны в обонятельном эпителии и обонятельном нерве . В центральной нервной системе ОЭК находятся в двух внешних слоях обонятельной луковицы . Во время развития примитивные обонятельные нейроны распространяют свои аксоны от обонятельной плакоды через мезенхиму к телэнцефалическому пузырьку. ^[1] После достижения теленцефалического пузырька его покрывает небольшой слой клеток и аксонов. Обонятельные аксоны проникают в базальную пластинку и пограничной глии обонятельную луковицу, образуя обонятельный нерв и слои клубочков . Часть мигрирующих эпителиальных предшественников дает начало обонятельной оболочке глии, которая населяет обонятельный нерв и слои клубочков. ^[1] ОЭК и астроциты взаимодействуют друг с другом, образуя новую лимитирующую глию . ^[1] OECs отличаются от других глиальных клеток по своему происхождению в процессе развития, поскольку они присутствуют как в периферической нервной системе, так и в центральной нервной системе. Они также формируются на пучках аксонов обонятельных сенсорных нейронов способом, отличным от миелинизации .

Функции

ОЭК представляют собой радиальную глию, выполняющую множество функций. В обонятельной системе они фагоцитируют остатки аксонов и мертвые клетки. При культивировании в чашке Петри (in vitro) они фагоцитируют бактерии. Многочисленные исследования показали, что ОЭК могут помочь в лечении травмы спинного мозга (ТСМ) благодаря их регенеративным свойствам в периферической нервной системе и их присутствию в центральной нервной системе. ^[2] Также известно, что OECs поддерживают и направляют обонятельные аксоны, растут через глиальные рубцы и секретируют множество нейротрофических факторов . ^[3]

OECs экспрессируют глиальные маркеры, такие как глиальный фибриллярный кислый белок , s100 и p75 , и радиальные глиальные маркеры, такие как нестин и виментин , что может дополнительно помочь исследователям в понимании характеристик маркировки этих специализированных глиальных клеток.

Регенерация обонятельной системы

млекопитающих Обонятельная система необычна тем, что она способна непрерывно регенерировать свои нейроны во взрослом возрасте. ^[4] Эта способность связана с обонятельной оболочкой глии. новые нейроны обонятельных рецепторов должны проецировать свои аксоны через центральную нервную систему в обонятельную луковицу Чтобы функционировать, . Рост и регенерация обонятельных аксонов могут быть связаны с OEC, поскольку они образуют пучки, через которые аксоны растут из периферической нервной системы в центральную нервную систему. ^[5] Нейроны обонятельных рецепторов имеют среднюю продолжительность жизни 6–8 недель и поэтому должны быть заменены клетками, дифференцированными из стволовых клеток, которые находятся в слое у основания близлежащего эпителия. Рост аксонов регулируется глиальным составом и цитоархитектурой обонятельной луковицы в дополнение к присутствию OECs. ^[4]

Считается, что OEC частично ответственны за нейрогенез первичных обонятельных нейронов посредством процессов фасцикуляции , сортировки клеток и нацеливания на аксоны. ^[6]

Роль в травмах спинного мозга

Травматическое повреждение спинного мозга вызывает необратимую потерю двигательных и сенсорных функций центральной нервной системы, называемую параплегией или тетраплегией в зависимости от места травмы. могут возникнуть и другие вредные последствия для дыхательной и почечной систем В результате травмы . В отличие от периферической нервной системы, центральная нервная система не способна регенерировать поврежденные аксоны, поэтому ее синаптические связи теряются навсегда. Текущее лечение ограничено, а основные потенциальные методы либо спорны, либо неэффективны. Исследования, начиная с 1990-х годов, начали изучать обонятельную систему млекопитающих, в частности крыс, чтобы лучше понять регенерацию аксонов и нейрогенез , а также возможное внедрение этих клеток в место повреждения спинного мозга.

Трансплантация ОЭК в спинной мозг стала возможной терапией повреждений спинного мозга и других нервных заболеваний на животных моделях. Несколько недавних исследований показали, что предотвращение ингибирования OEC приведет к созданию однородной популяции клеток в спинном мозге, создавая среду, в которой можно восстановить поврежденные аксоны. В октябре 2014 года польский пожарный Дарек Фидыка стал первым пациентом с параличом нижних конечностей, восстановившим подвижность после трансплантации ОЭК. ^[7]^[8]

OECs подобны шванновским клеткам в том, что они обеспечивают активацию низкоаффинного рецептора NGF p75 после повреждения; однако, в отличие от шванновских клеток, они производят более низкие уровни нейротрофинов . Несколько исследований показали, что OEC способны поддерживать регенерацию поврежденных аксонов, но эти результаты часто невозможно воспроизвести. ^[4] Тем не менее, ОЭК были тщательно исследованы в отношении травм спинного мозга, бокового амиотрофического склероза и других нейродегенеративных заболеваний. Исследователи предполагают, что эти клетки обладают уникальной способностью ремиелинизировать поврежденные нейроны. ^[9]

Модифицированная пептидами геллановая камедь и OEC

Трансплантация стволовых клеток была идентифицирована как еще один возможный метод лечения регенерации аксонов в центральной нервной системе путем доставки этих клеток непосредственно к месту повреждения спинного мозга. Как OEC, так и нервные стволовые клетки/клетки-предшественники (NSPC) были успешно трансплантированы в центральную нервную систему взрослых крыс и дали либо положительные, либо нейтральные результаты в качестве метода нейрогенеза и регенерации аксонов; однако ни один из методов не показал долгосрочного положительного эффекта, поскольку выживаемость клеток после трансплантации обычно составляет менее 1%. ^[3] Неспособность этих клеток выжить после трансплантации является результатом воспаления , неспособности достаточного матрикса развиваться и создавать однородную популяцию клеток или миграционной реакции клеток, необходимой для полного восстановления места повреждения. Еще одна актуальная проблема выживания клеток — использование подходящих биоматериалов для их доставки к месту повреждения.

В одном исследовании изучалось использование геллановой камеди , модифицированной пептидами, в качестве биоматериала с OEC и нервными стволовыми клетками/клетками-предшественниками, чтобы обеспечить среду, которая позволит этим клеткам выжить после трансплантации. ^[3] Гидрогель геллановой камеди можно вводить минимально инвазивным способом, и он одобрен FDA в качестве пищевой добавки благодаря своей химической структуре. Геллановая камедь была модифицирована несколькими пептидными последовательностями, полученными из фибронектина, поэтому трансплантированные клетки имеют свойства, тесно связанные со свойствами нативной ткани во внеклеточном матриксе . ^[3] Имитируя нативную ткань, доставленные клетки с меньшей вероятностью будут отторгнуты организмом, а биологические функции, такие как адгезия и рост клеток, будут усилены за счет межклеточных взаимодействий и межклеточных взаимодействий. Чтобы определить возможность улучшения жизнеспособности клеток OEC и NPSC, обе клетки культивировали совместно в прямом контакте друг с другом вместе с модифицированной пептидом геллановой камедью. ^[3]

Эксперимент продемонстрировал, что адгезия, пролиферация и жизнеспособность NSPC значительно увеличиваются, когда модифицированная пептидами геллановая камедь используется в качестве устройства для трансплантации по сравнению с контрольной геллановой камедью. ^[3] Кроме того, совместная культура OEC и NSPC демонстрирует большую выживаемость клеток по сравнению с выживаемостью клеток NSPC, культивируемых отдельно. Результаты свидетельствуют о том, что этот метод трансплантации клеток является потенциальной стратегией восстановления повреждений спинного мозга в будущем.

Побочные эффекты трансплантации клеток

Исследование показало, что трансплантация клеток может вызвать повышение температуры тела у человека с давней травмой спинного мозга. В этом эксперименте после трансплантации температура тела пациентов повышалась до умеренной лихорадки и сохранялась примерно 3–4 дня. Тем не менее, исследование доказывает, что даже перенесенные травмы спинного мозга могут принести пользу от восстановления неврологических функций, которое может обеспечить трансплантация стволовых клеток в будущем. ^[10]

Известно также, что трансплантация стволовых клеток вызывает токсичность и реакцию «трансплантат против хозяина» (РТПХ). Апоптотические клетки вводились одновременно с гемопоэтическими стволовыми клетками в экспериментальных моделях трансплантации в ожидании улучшения результата. ^[11] В результате комбинация предотвращает аллоиммунизацию , активирует регуляторные Т-клетки (Т-супрессоры Т-клетки) и снижает тяжесть РТПХ. ^[11]

Восприимчивость к инфекциям

ОЭК имеют свойства, аналогичные свойствам астроцитов . ^[12] оба из которых были идентифицированы как восприимчивые к вирусной инфекции. ^[9]^[12]

Маркировка OEC

Частицы оксида железа для МРТ

Поскольку трансплантация стволовых клеток становится все более распространенным методом лечения травматического повреждения спинного мозга, многие процессы между началом и конечным результатом необходимо учитывать и делать более эффективными. Маркируя OEC, эти клетки можно отслеживать с помощью устройства магнитно-резонансной томографии (МРТ) при их распространении в центральной нервной системе. ^[13] В недавнем исследовании использовался новый тип частиц оксида железа микронного размера (MPIO) для маркировки и отслеживания этих транспортных клеток с помощью МРТ. ^[13] В результате эксперимента эффективность мечения OEC составила более 90% при времени инкубации MPIO всего 6 часов, без влияния на пролиферацию, миграцию и жизнеспособность клеток . ^[13] MPIO также были успешно трансплантированы в стекловидное тело глаз взрослых крыс, предоставив первый подробный протокол для эффективного и безопасного MPIO-маркирования OEC для их неинвазивного отслеживания с помощью МРТ в режиме реального времени для использования в исследованиях восстановления центральной нервной системы и регенерации аксонов. . ^[13]

Субпопуляции

Были идентифицированы две отдельные субпопуляции OEC. ^[14] с высокой или низкой экспрессией на клеточной поверхности низкоаффинного рецептора фактора роста нервов (p75).

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Рамон-Куэто А., Авила Дж. (июнь 1998 г.). «Обонятельная оболочка глии: свойства и функции». Бюллетень исследований мозга . 46 (3): 175–87. дои : 10.1016/s0361-9230(97)00463-2 . ПМИД 9667810 . S2CID 8527441 .
^ Ночентини С., Региненси Д., Гарсия С., Карулла П., Морено-Флорес М.Т., Вандоселл Ф. и др. (май 2012 г.). «Связанные с миелином белки блокируют миграцию клеток обонятельной оболочки: исследование in vitro с использованием отслеживания отдельных клеток и микроскопии силы тяги». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 69 (10): 1689–703. дои : 10.1007/s00018-011-0893-1 . hdl : 2445/36438 . ПМИД 22205212 . S2CID 6548351 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Сильва Н.А., Кук М.Дж., Тэм Р.Я., Соуза Н., Сальгадо А.Дж., Рейс Р.Л., Шойчет М.С. (сентябрь 2012 г.). «Влияние модифицированной пептидом геллановой камеди и глиальных клеток, покрывающих обонятельную оболочку, на судьбу нервных стволовых клеток/клеток-предшественников». Биоматериалы . 33 (27): 6345–54. doi : 10.1016/j.bimaterials.2012.05.050 . hdl : 1822/20032 . ПМИД 22698724 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Руитенберг М.Дж., Вукович Дж., Сарич Дж., Басфилд С.Дж., Плант Г.В. (март – апрель 2006 г.). «Клетки обонятельной оболочки: характеристики, генная инженерия и терапевтический потенциал». Журнал нейротравмы . 23 (3–4): 468–78. дои : 10.1089/neu.2006.23.468 . ПМИД 16629630 .
^ Чехрехаса Ф, Экберг Дж. А., Линебург К., Амайя Д., Маккей-Сим А., Сент-Джон Дж. А. (февраль 2012 г.). «Две фазы замены пополняют популяцию клеток обонятельной оболочки после травмы у постнатальных мышей». Глия . 60 (2): 322–32. дои : 10.1002/glia.22267 . hdl : 10072/45582 . ПМИД 22065423 . S2CID 7490951 .
^ Виндус Л.К., Линебург К.Е., Скотт С.Э., Клэкстон С., Маккей-Сим А., Ки Б., Сент-Джон Дж.А. (май 2010 г.). «Ламеллиподии опосредуют гетерогенность взаимодействия клеток центральной обонятельной оболочки» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 67 (10): 1735–50. дои : 10.1007/s00018-010-0280-3 . ПМЦ 11115728 . ПМИД 20143249 . S2CID 25048015 .
^ Куинн Б. (21 октября 2014 г.). «Парализованный мужчина Дарек Фидика снова ходит после новаторской операции» . Хранитель . Проверено 14 февраля 2015 г. [Фидыка], который считается первым человеком в мире, выздоровевшим после полного разрыва спинномозговых нервов, теперь может ходить в рамке и возобновить независимую жизнь, вплоть до вождения автомобиля. при этом чувствительность вернулась в нижние конечности.
^ «После клеточного лечения парализованный человек снова ходит» . Би-би-си . 21 октября 2014 года . Проверено 14 февраля 2015 г.
^ Jump up to: ^а ^б Харбертс Э., Яо К., Волер Дж.Э., Марик Д., Охайон Дж., Хенкин Р., Джейкобсон С. (август 2011 г.). «Проникновение вируса герпеса человека-6 в центральную нервную систему через обонятельный путь» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (33): 13734–9. Бибкод : 2011PNAS..10813734H . дои : 10.1073/pnas.1105143108 . ПМК 3158203 . ПМИД 21825120 .
^ Лю С, Чжэн З, Гао Р, Чжан К, Чжан Л, Чжан Л, Чжан Л, Вэй С, Куанг Н, Сун Ю (2008). «Влияние трансплантации клеток обонятельной оболочки на температуру тела пациентов с застарелой травмой спинного мозга». Исследование регенерации нейронов . 3 (7): 805–808.
^ Jump up to: ^а ^б Песах I, Шимони А, Наглер А (ноябрь 2012 г.). «Апоптотические клетки при аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток: «превращение мусора в золото» ». Лейкемия и лимфома . 53 (11): 2130–5. дои : 10.3109/10428194.2012.690099 . ПМИД 22553946 . S2CID 29417980 .
^ Jump up to: ^а ^б Кассиани-Ингони Р., Гринстоун Х.Л., Донати Д., Фогделл-Хан А., Мартинелли Е., Рефаи Д. и др. (ноябрь 2005 г.). «CD46 на глиальных клетках может функционировать как рецептор для опосредованного вирусным гликопротеином слияния клеток» . Глия . 52 (3): 252–8. дои : 10.1002/glia.20219 . ПМИД 15920733 . S2CID 25598238 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Сандвиг И., Хоанг Л., Сарделла Т.С., Барнетт С.С., Бреккен С., Тведт К. и др. (2012). «Метки обонятельных обонятельных клеток частицами оксида железа микронного размера и обнаружение с помощью МРТ». Контрастные среды и молекулярная визуализация . 7 (4): 403–10. дои : 10.1002/cmmi.1465 . HDL : 11250/2623054 . ПМИД 22649046 .
^ Оноре А., Ле Корр С., Дерамбур С., Норманд Р., Дюкло С., Бойер О. и др. (март 2012 г.). «Выделение, характеристика и генетическое профилирование субпопуляций обонятельных обонятельных клеток обонятельной луковицы». Глия . 60 (3): 404–13. дои : 10.1002/glia.22274 . ПМИД 22161947 . S2CID 31230806 .

[ramon-1] Jump up to: ^а ^б ^с Рамон-Куэто А., Авила Дж. (июнь 1998 г.). «Обонятельная оболочка глии: свойства и функции». Бюллетень исследований мозга . 46 (3): 175–87. дои : 10.1016/s0361-9230(97)00463-2 . ПМИД 9667810 . S2CID 8527441 .

[nocentini-2] Ночентини С., Региненси Д., Гарсия С., Карулла П., Морено-Флорес М.Т., Вандоселл Ф. и др. (май 2012 г.). «Связанные с миелином белки блокируют миграцию клеток обонятельной оболочки: исследование in vitro с использованием отслеживания отдельных клеток и микроскопии силы тяги». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 69 (10): 1689–703. дои : 10.1007/s00018-011-0893-1 . hdl : 2445/36438 . ПМИД 22205212 . S2CID 6548351 .

[silva-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Сильва Н.А., Кук М.Дж., Тэм Р.Я., Соуза Н., Сальгадо А.Дж., Рейс Р.Л., Шойчет М.С. (сентябрь 2012 г.). «Влияние модифицированной пептидом геллановой камеди и глиальных клеток, покрывающих обонятельную оболочку, на судьбу нервных стволовых клеток/клеток-предшественников». Биоматериалы . 33 (27): 6345–54. doi : 10.1016/j.bimaterials.2012.05.050 . hdl : 1822/20032 . ПМИД 22698724 .

[Ruitenberg-2006-JN-4] Jump up to: ^а ^б ^с Руитенберг М.Дж., Вукович Дж., Сарич Дж., Басфилд С.Дж., Плант Г.В. (март – апрель 2006 г.). «Клетки обонятельной оболочки: характеристики, генная инженерия и терапевтический потенциал». Журнал нейротравмы . 23 (3–4): 468–78. дои : 10.1089/neu.2006.23.468 . ПМИД 16629630 .

[5] Чехрехаса Ф, Экберг Дж. А., Линебург К., Амайя Д., Маккей-Сим А., Сент-Джон Дж. А. (февраль 2012 г.). «Две фазы замены пополняют популяцию клеток обонятельной оболочки после травмы у постнатальных мышей». Глия . 60 (2): 322–32. дои : 10.1002/glia.22267 . hdl : 10072/45582 . ПМИД 22065423 . S2CID 7490951 .

[6] Виндус Л.К., Линебург К.Е., Скотт С.Э., Клэкстон С., Маккей-Сим А., Ки Б., Сент-Джон Дж.А. (май 2010 г.). «Ламеллиподии опосредуют гетерогенность взаимодействия клеток центральной обонятельной оболочки» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 67 (10): 1735–50. дои : 10.1007/s00018-010-0280-3 . ПМЦ 11115728 . ПМИД 20143249 . S2CID 25048015 .

[Guardian-7] Куинн Б. (21 октября 2014 г.). «Парализованный мужчина Дарек Фидика снова ходит после новаторской операции» . Хранитель . Проверено 14 февраля 2015 г. [Фидыка], который считается первым человеком в мире, выздоровевшим после полного разрыва спинномозговых нервов, теперь может ходить в рамке и возобновить независимую жизнь, вплоть до вождения автомобиля. при этом чувствительность вернулась в нижние конечности.

[BBC-8] «После клеточного лечения парализованный человек снова ходит» . Би-би-си . 21 октября 2014 года . Проверено 14 февраля 2015 г.

[Harberts_2011-9] Jump up to: ^а ^б Харбертс Э., Яо К., Волер Дж.Э., Марик Д., Охайон Дж., Хенкин Р., Джейкобсон С. (август 2011 г.). «Проникновение вируса герпеса человека-6 в центральную нервную систему через обонятельный путь» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (33): 13734–9. Бибкод : 2011PNAS..10813734H . дои : 10.1073/pnas.1105143108 . ПМК 3158203 . ПМИД 21825120 .

[liu-10] Лю С, Чжэн З, Гао Р, Чжан К, Чжан Л, Чжан Л, Чжан Л, Вэй С, Куанг Н, Сун Ю (2008). «Влияние трансплантации клеток обонятельной оболочки на температуру тела пациентов с застарелой травмой спинного мозга». Исследование регенерации нейронов . 3 (7): 805–808.

[pessach-11] Jump up to: ^а ^б Песах I, Шимони А, Наглер А (ноябрь 2012 г.). «Апоптотические клетки при аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток: «превращение мусора в золото» ». Лейкемия и лимфома . 53 (11): 2130–5. дои : 10.3109/10428194.2012.690099 . ПМИД 22553946 . S2CID 29417980 .

[ReferenceA-12] Jump up to: ^а ^б Кассиани-Ингони Р., Гринстоун Х.Л., Донати Д., Фогделл-Хан А., Мартинелли Е., Рефаи Д. и др. (ноябрь 2005 г.). «CD46 на глиальных клетках может функционировать как рецептор для опосредованного вирусным гликопротеином слияния клеток» . Глия . 52 (3): 252–8. дои : 10.1002/glia.20219 . ПМИД 15920733 . S2CID 25598238 .

[sandvig-13] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Сандвиг И., Хоанг Л., Сарделла Т.С., Барнетт С.С., Бреккен С., Тведт К. и др. (2012). «Метки обонятельных обонятельных клеток частицами оксида железа микронного размера и обнаружение с помощью МРТ». Контрастные среды и молекулярная визуализация . 7 (4): 403–10. дои : 10.1002/cmmi.1465 . HDL : 11250/2623054 . ПМИД 22649046 .

[14] Оноре А., Ле Корр С., Дерамбур С., Норманд Р., Дюкло С., Бойер О. и др. (март 2012 г.). «Выделение, характеристика и генетическое профилирование субпопуляций обонятельных обонятельных клеток обонятельной луковицы». Глия . 60 (3): 404–13. дои : 10.1002/glia.22274 . ПМИД 22161947 . S2CID 31230806 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]