Зернистые клетки мозжечка
| Зернистые клетки мозжечка | |
|---|---|
 Клетки-зерна, параллельные волокна и уплощенные дендритные деревья клеток Пуркинье. | |
| Подробности | |
| Расположение | Мозжечок |
| Форма | маленькая клетка с небольшим количеством дендритов |
| Функция | возбуждающий |
| Нейромедиатор | глутамат |
| Пресинаптические связи | Мшистые волокна и клетки Гольджи |
| Постсинаптические связи | Параллельные волокна коры мозжечка |
| Анатомические термины нейроанатомии | |
Зернистые клетки мозжечка образуют толстый зернистый слой коры мозжечка и являются одними из самых маленьких нейронов головного мозга. (Термин « зернистые клетки» используется для обозначения нескольких неродственных типов мелких нейронов в различных частях мозга.) Зернистые клетки мозжечка также являются самыми многочисленными нейронами в мозге: у людей их общее количество оценивается в среднем около 50 миллиардов, что означает что они составляют около 3/4 нейронов мозга. [1]
Структура
[ редактировать ]Тела клеток упакованы в толстый зернистый слой в нижней части коры мозжечка. Зернистая клетка выделяет всего четыре-пять дендритов, каждый из которых заканчивается расширением, называемым дендритным коготком . [1] Эти расширения являются местами возбуждающего воздействия от мшистых волокон и тормозного воздействия от клеток Гольджи.
Тонкие немиелинизированные аксоны гранулярных клеток поднимаются вертикально к верхнему (молекулярному) слою коры головного мозга, где они разделяются на две части, причем каждая ветвь движется горизонтально, образуя параллельное волокно ; Разделение вертикальной ветви на две горизонтальные ветви приводит к характерной Т-образной форме. Параллельное волокно проходит в среднем по 3 мм в каждую сторону от расщепления на общую длину около 6 мм (около 1/10 общей ширины коркового слоя). [1] По мере своего продвижения параллельные волокна проходят через дендритные деревья клеток Пуркинье , контактируя с одним из каждых 3–5, которые они проходят, образуя в общей сложности 80–100 синаптических связей с дендритными отростками клеток Пуркинье. [1] Клетки-гранулы используют глутамат в качестве нейромедиатора и, следовательно, оказывают возбуждающее воздействие на свои цели.
Разработка
[ редактировать ]При нормальном развитии эндогенная передача сигналов Sonic hedgehog стимулирует быструю пролиферацию предшественников гранулярных нейронов мозжечка (CGNP) во внешнем слое гранул (EGL). Развитие мозжечка происходит во время позднего эмбриогенеза и раннего постнатального периода, с пролиферацией CGNP в EGL, достигающей пика во время раннего развития (P7, 7-й постнатальный день у мышей). [2] Когда CGNP окончательно дифференцируются в гранулярные клетки мозжечка (также называемые гранулярными нейронами мозжечка, CGN), они мигрируют во внутренний слой гранул (IGL), образуя зрелый мозжечок (к P20, 20-й день после рождения у мышей). [2] Мутации, которые аномально активируют передачу сигналов Sonic hedgehog, предрасполагают к раку мозжечка ( медуллобластоме ) у людей с синдромом Горлина и на моделях генно-инженерных мышей . [3] [4]
Функция
[ редактировать ]Гранулярные клетки получают всю необходимую информацию из мшистых волокон, но их численность превосходит их в соотношении 200 к 1 (у людей). Таким образом, информация в состоянии активности популяции гранулярных клеток такая же, как и информация в мшистых волокнах, но перекодируется гораздо более обширным образом. Поскольку гранулярные клетки настолько малы и плотно упакованы, было очень сложно зарегистрировать их импульсную активность у животных, ведущих себя, поэтому данных, которые можно было бы использовать в качестве основы для теоретизирования, мало. Самая популярная концепция их функции была предложена Дэвидом Марром , который предположил, что они могут кодировать комбинации входов мшистых волокон. Идея состоит в том, что, поскольку каждая гранулярная клетка получает входные данные только от 4–5 мшистых волокон, гранулярная клетка не будет реагировать, если активен только один из ее входных сигналов, но будет реагировать, если активны более одного. Эта схема «комбинаторного кодирования» потенциально позволила бы мозжечку проводить гораздо более тонкие различия между входными паттернами, чем это позволяли бы одни лишь мшистые волокна. [5]
3D-геномная архитектура
[ редактировать ]Клетки-зерна мозжечка приобретают характерную архитектуру генома: сверхдальние внутрихромосомные контакты (10-100Mb), специфические межхромосомные контакты и перестройку компартментализации активного/неактивного хроматина (scA/B) на протяжении всей жизни. Эта геномная динамика модулируется генами , специфичными для типа клеток , но не CpG метилированием на глобальном уровне и может быть клеточной стратегией управления пространством и энергией. [6]
Все эти особенности наблюдались в тканях мозжечка мыши и человека, поэтому модель мыши кажется хорошей животной моделью для изучения структуры генома зернистых клеток мозжечка, несмотря на разницу в продолжительности жизни между двумя типами организмов. [6]
Роль в болезни
[ редактировать ]При нарушениях развития нервной системы, включая расстройства аутистического спектра (РАС), были выявлены изменения в ремоделировании хроматина гранулярных клеток. Это связано с мутациями в генах, кодирующих белки, участвующие в ремоделировании хроматина. Одним из таких генов является CHD4 . [7]
CHD4 — это белок, который модулирует синаптогенез между гранулярными клетками и клетками Пуркинье посредством ремоделирования хроматина (в частности, он подавляет геномную доступность). Мутации в нем приводят к изменениям в синаптогенезе вследствие повышения доступности полногеномных промоторов и энхансеров (которые репрессируются в физиологических условиях развития). [8] Однако эти изменения на уровне хроматина не влияют на трехмерную архитектуру генома зернистых клеток мозжечка. [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Ллинас Р.Р., Уолтон К.Д., Ланг Э.Дж. (2004). «Гл. 7 Мозжечок ». В Shepherd GM (ред.). Синаптическая организация мозга . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-515955-4 .
- ^ Jump up to: а б Хаттен, М. (1995). «Механизмы формирования и спецификации нейронных паттернов в развивающемся мозжечке». Анну преподобный Neurosci . 18 : 385–408. дои : 10.1146/annurev.ne.18.030195.002125 . ПМИД 7605067 .
- ^ Руссель, М. (2011). "Мозжечок". Развитие мозжечка и медуллобластома . Текущие темы биологии развития. Том. 94. стр. 235–82. дои : 10.1016/B978-0-12-380916-2.00008-5 . ISBN 9780123809162 . ПМЦ 3213765 . ПМИД 21295689 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Полкингхорн, W (2007). «Медуллобластома: туморогенез, современная клиническая парадигма и усилия по улучшению стратификации риска». Нат Клин Практикует Онкол . 4 (5): 295–304. дои : 10.1038/ncponc0794 . ПМИД 17464337 . S2CID 24461280 .
- ^ Марр Д. (1969). «Теория коры мозжечка» . Дж. Физиол . 202 (2): 437–70. дои : 10.1113/jphysicalol.1969.sp008820 . ПМЦ 1351491 . ПМИД 5784296 .
- ^ Jump up to: а б с Тан Л., Ши Дж., Могхадами С., Парасар Б., Райт К.П., Со Ю. и др. (2023). «Пожизненная реструктуризация 3D-архитектуры генома в гранулярных клетках мозжечка. Science (Американская ассоциация содействия развитию науки), 381(6662), 1112-1119 . doi:10.1126/science.adh325 ». https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh3253
- ^ Легюэ, Марсела (2022). «Значение эпигенетических механизмов в нормальном развитии нервной системы и последствиях его нарушений | Revista Médica Clínica Las Condes» . www.elsevier.es . Проверено 16 января 2024 г.
- ^ Гудман, Джаред В.; Ямада, Томоко; Ян, Юэ; Конг, Линчунь; Ву, Деннис Ю.; Чжао, Гоянь; Гэйбл, Харрисон В.; Бонни, Азад (9 июля 2020 г.). «Фермент ремоделирования хроматина Chd4 регулирует архитектуру генома в мозге мыши» . Природные коммуникации . 11 (1): 3419. doi : 10.1038/s41467-020-17065-z . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 7347877 . ПМИД 32647123 .