Jump to content

Чашечка Хед

(Перенаправлено из конечных галстуков )
Чашечная микроструктура

Чашечка Help является особенно большим возбуждающим синапсом в млекопитающих слуховой нервной системе , названная так в честь Ханса, который впервые описал его в своей статье 1893 года Die Centrale Gehörleitung [ 1 ] [ 2 ] Из -за его сходства с чашечкой цветка. [ 3 ] Глобулярные густые клетки в антеровентральном кохлеарном ядре (AVCN) [ 4 ] Отправляйте аксоны в контралатеральное медиальное ядро ​​трапеции ( MNTB), где они синаплят через эти Calyces на основных клетках MNTB. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Эти основные клетки затем проецируют в ипсилатеральную боковую верхнюю оливковую (LSO) , [ 8 ] где они ингибируют постсинаптические нейроны и обеспечивают основу для обнаружения межполучия (ILD), необходимого для высокочастотной локализации. [ 9 ] Этот синапс был описан как самый большой в мозге. [ 10 ]

Связанная конечная галочка удерживающего также представляет собой больший аксонный терминальный синапс (диаметр 15–30 мкм), обнаруженный в другой слуховой структуре ствола мозга, а именно в антевентральном кохлеарном ядре (AVCN). [ 11 ] Как и в случае с Calyces, эти синапсы способствуют быстрой, эффективной передаче информации.

Чашечка удерживаемой и конечной удерживающей везикул, содержащих глутамат на пресинаптическом терминале; Везикулы высвобождаются при стимуляции (происходящие в Cochlea и AVCN). Затем глутамат связывается с двумя известными глутаматными рецепторами, AMPA- и рецепторами NMDA , быстро инициируя потенциалы действия в постсинаптической клетке. [ 12 ]

Обычно используется в исследованиях из -за его большого размера, чашечка удерживалась для понимания различных механизмов, связанных с развитием и высвобождением пузырьков синапса.

Чашечка удержания является частью слуховой системы , соединяющей глобулярные густые клетки (GBC) переднеровентрального кохлеарного ядра с основными нейронами медиального ядра трапециевидного тела (MNTB). В качестве синапса функция чашечки удерживается для передачи сигнала из GBC на основные нейроны MNTB, которые являются глицинергическими, таким образом, гиперполяризующие клетки в латеральных верхних оливковых (LSO) ядрах и продуцирующие ингибирующие эффекты. [ 12 ] В результате его роли в стимулировании основных нейронов MNTB, первичная функция чашечки удерживается, чтобы позволить дифференцировку между временной активацией кохлеарных волосковых клеток, которые важны для локализации звука (обнаружение межоверного уровня). [ 13 ]

Обнаружение межоверного уровня возможно через систему чашечки из -за большого относительного размера GBC, чашечки удерживаемой и основных нейронов MNTB. Нейроны в LSO особенно важны для проницательности этих различий в межоверных уровнях. Большой диаметр густых клеточных аксонов позволяет ингибирующему сигналу, полученному нейронами MNTB, достигает SOC примерно на 0,2 мс позже, чем ипсилатеральное возбуждение. Эта разница в ~ 0,2 миллисекундной задержке достаточно короткая, чтобы позволить сравнить уровни с двух сторон для оценки ILD, особенно на высоких частотах, а также позволяет некоторую чувствительность ITD, на частотах достаточно низкие, чтобы иметь велосипедную фазовую блокировку. [ 12 ]

Структура

[ редактировать ]
Астроцитарная клетка из мозга крысы, выращенной в тканевой культуре и окрашенная антителами к GFAP (красный) и виментин (зеленый). Оба белка присутствуют в больших количествах в промежуточных филаментах этой клетки, поэтому клетка выглядит желтой. Синий материал показывает ДНК, визуализированную с помощью окрашивания DAPI , и показывает ядра астроцита и других клеток.

Для каждого основного нейрона MNTB есть одна чашечка, и для большинства аксонов GBC есть только одна чашечка, хотя есть исключения из этого спаривания. [ 1 ] Это в целом создает соотношение один к одному между GBC, Calyces of Help и основными нейронами. Чашечная удержанная охватывает основной нейрон с отличительной морфологией: ветвление чашечки позволяет создавать сети второго и третьего порядка. Каждая ветвь устанавливает связь с основным нейроном, устанавливая большое количество активных зон. Это необычно для синаптических терминалов в мозге, так как большинство создает единую активную зону. [ 14 ] Каждая чашечка содержит от 300 до 700 активных зон, а в каждой из активных зон существует около 100 везикул, содержащих глутамат с примерно 3 пристывшими везикулами одновременно. Эти везикулы большие, что согласуется с результатами, касающимися количественных размеров в других синапсах для взрослых. Также присутствуют также плотные везикулы, обычно содержащие нейропептиды , но для определения их содержания и функции необходимы дальнейшие исследования. [ 15 ]

Для поддержания структуры синапса, как и в случае с другими синапсами, существует много микротрубочек . Чашечка имеет большое количество микротрубочек у основания терминала. Эти микротрубочки выполняют различные функции, такие как обеспечение стабильности для синапса, ограничение распределения синаптических пузырьков и локализация митохондрий . Митохондрии имеют три важные функции на синаптическом терминале: позволяя синапсу удовлетворить метаболические потребности (особенно для удаления кальция после деполяризации ), буферизацию кальция, позволяя поглощать кальций в митохондрии и обеспечивая энергию для синтеза глутамата. [ 12 ]

Различные глиальные клетки также связаны с чашечкой удерживаемой. Два типа глиальных клеток окружают чашечку: астроциты и NG 2 глиальные клетки . Астроциты экспрессируют переносчики глутамата для удаления глутамата из синапса. Это единственный известный механизм удаления глутамата из синапса. Глиальные клетки NG 2 экспрессируют рецепторы AMPA. [ 12 ]

Разработка

[ редактировать ]

Общее развитие

[ редактировать ]

Во второй день после второго дня (P2) образуется незрелая чашечка крысы, легко отличающаяся от его характерной морфологии закрытой ложки . [ 12 ] Первичные синаптические контакты, которые образуют чашечку, собираются между нейронами MNTB (медиальное ядро ​​трапеции тела) и VCN (вентральный кохлеарный нерв), в конечном итоге соединяясь друг с другом, проецируя через среднюю линию двух областей. Эти ассоциации начинают появляться сразу после создания нейронов VCN; Можно наблюдать самое раннее образование этих контактов вокруг эмбрионального дня 17 (E17). Эти нейрональные связи, которые составляют важную область улитки, образуют ветви друг с другом, которые заканчиваются в чашечке. В течение следующих двух-трех недель нейрональные контакты, которые сначала образовали эмбриональную чашечку, эволюционируют в форме и функции, кульминацией которых сталкивается зрелая чашечка, которая облегчает последовательное, быстрое распространение сигналов в области MntB-VCN. [ 14 ]

Во время раннего развития нейронов возникают несколько процессов, чтобы обеспечить правильное образование чашечки, в частности, за счет влияния фактора фибробластического фактора роста (FGF), фактора транскрипции Math5, молекулы распознавания нейронных клеток NB-2 и белков эфрина (EPH) в клетках. Math1/Math5 и FGF являются двумя регуляторами, необходимыми для соответствующего роста и развития комплекса кохлеарного ядра , который включает в себя как вентральное кохлеарное ядро ​​(VCN), так и дорсальное кохлеарное ядро ​​(DCN). Достаточные уровни FGF обеспечивают правильную морфологию кохлеарных ядер, в то время как Math5 гарантирует правильный размер и обработку кохлеарного ядра. Math1, еще один фактор транскрипции, необходим для появления нейронов VCN в кохлеарном внешнем потоке, а также нейронах верхнего оливари -комплекса . NB-2 также помогает в продвижении формирования чашечки, а также способствует содержанию контралатерального MNTB. Комбинированные эффекты этих трех молекул друг с другом иллюстрируют тот факт, что существует много семейств белков, участвующих в правильной передаче сигналов и образования чашечки. [ 14 ]

Кроме того, белки EPH являются неотъемлемой частью дальнейшей разработки системы слуховых схем после начальной эмбриональной формирования чашечки. Одной из характеристик, которая отличает белки EPH и их рецепторы от других систем сигнализации, является их способность передавать информацию двунаправленной. Переменная и обратная передача сигналов в клетках VCN и MNTB необходима для правильного числа и образования VCN и ипсилатеральных проекций MNTB в чашечке. Белки EPH также гарантируют, что в то время как аксоны проходят через ипсилатеральный MNTB, разветвление и окончательное прекращение этих проекций происходят только в контралатеральном MNTB, возможно, потому, что белки нацелены только на определенные области на аксонах. [ 14 ]

В целом, есть два ультраструктурных изменения, которые происходят в чашечке удерживаемой. Во -первых, во второй неделе развития миелинизация аксонов VCN в MNTB увеличивается. Этот заметный рост в миелине соответствует хронологическому развитию сигнальной схемы и адаптации чашечки. Второе ультраструктурное изменение включает в себя основные нейроны MNTBS, чьи клеточные тела и ядра увеличиваются в площади поверхности из -за увеличения. Это является прямым результатом индивидуальной, большей постсинаптической плотности, распадающихся на меньшие, многочисленные плотности. [ 14 ]

Разработка калиевого канала

[ редактировать ]
Калиевый канал - 2R9R OPM

Калиевые каналы жизненно важны для проведения потенциала пресинаптического действия . Чашечка содержит несколько типов калиевых каналов, каждая из которых различается по местоположению и чувствительности. Оба низкопороговых k + каналы и высокопороговый тип выпрямителя K + Каналы присутствуют в пресинаптических нейронах. [ 15 ] Есть четыре низкопороговых + Каналы присутствуют: k v 1.1, k v 1,2, k v 1,3 и k v 7.5. K V 1.1 и K V 1.2 расположены в переходной зоне между аксоном и терминалом, а K V 1,3 K V 7,5 расположены в чашечке. [ 15 ] Существует активированный кальциевый калиевый канал, экспрессированный в чашечке, однако этот тип канала не способствует высвобождению нейротрансмиттера. [ 12 ]

В течение одной недели субъекты мышей (P7 до P14) показали, что плотность K V 1 и K v 3 низкого порогового канала увеличивается, что, в свою очередь, влияет на кинетику каналов. [ 15 ]

Разработка натриевого канала

[ редактировать ]

Изменения в натриевых каналах во время созревания позволяют увеличить скорость потенциала пресинаптического действия. Здесь потенциалы действия становятся быстрее благодаря способности натриевых каналов быстрее восстанавливаться после проводимости . Данные показывают, что экспрессия в альфа -субъединице NA V 1,6 , специфического типа натриевого канала, отвечает за повышенную скорость передачи. NA V 1.2 , другой натриевый канал, выраженный в аксонах и узлах, известен, демонстрирует более медленную кинетику. [ 14 ]

Чтобы компенсировать миелинизацию (повышенную емкость ), ведущую к чашечке в последнем узле (область между миелиновой оболочкой) до того, как терминал аксона содержит высокую плотность NA + Каналы, чтобы позволить большому притоку (внутреннему потоку) натрия, чтобы запустить управляемые напряжением кальциевые каналы открываться в пресинаптическом терминале, вызывая приток кальция.

Разработка кальциевого канала

[ редактировать ]

Незрелая чашечка удерживающей кальции (CA 2+ ) ионы входят в нейроны MNTB через N- , P/Q- и R-тип CA 2+ каналы , но в зрелом Calyces, CA 2+ Приток происходит в основном через каналы P/Q-типа. [ 14 ] N- и r- тип ca 2+ Рецепторы менее склонны запускать высвобождение пузырьков, так как эти типы рецепторов находятся дальше от сайтов высвобождения. Следовательно, ионы кальция, входящие в каналы N- и R-, увеличивают концентрацию ионов кальция в областях, более важных для функции чашечки.

Блокировка CA 2+ Каналы могут возникать с помощью G-белковых рецепторов , активированных следующими нейротрансмиттерами: [ 12 ]

Изменения происходят в ионных каналах, чтобы стимулировать более быструю передачу: [ 12 ]

  • НА + и k + Каналы изменяются, чтобы позволить до- и постсинаптическим потенциалам действий быть быстрее
  • K V 3 каналы также активируются гораздо быстрее.
  • Размер пресинаптического CA 2+ токи увеличиваются.
  • Стробирующая механика рецепторов глутамата становится быстрее
Норадреналин
Серотонин
ПЕРЕДНИЙ
Глутаминовая кислота
Аденозин

Разработка канала, управляемого лигандами

[ редактировать ]

Помимо глутаматного рецептора, лишь несколько других лигандных каналов в незрелых поэлиазах удерживались : ионотропный GABA A и рецептор глицина . Эти рецепторы позволяют хлорид (cl ) течь через мембрану и из -за высокой концентрации хлорида в терминале эти рецепторы деполяризуются. [ 12 ]

Фенестрация

[ редактировать ]

Между вторым и третьим послеродовыми неделями, во время начала слуха, чашечка Help разрабатывает свой характерный, высокоэлектрированный ( многие отверстия). [ 14 ] Фенестрация приводит к тому, что мембрана уменьшается до многочисленных небольших компартментов, что увеличивает соотношение поверхности к объему содержания чашечки. По мере того, как мембрана становится все более ущипнутыми в эти лампообразные структуры, синаптические пузырьки дополнительно сгруппированы в эти пространства, что приводит к увеличению количества пристыкованных везикул. [ 12 ]

Чтобы компенсировать доступные пространства в чашечке, для заполнения открытых пространств используются глиальные клетки с глутаматными рецепторами и транспортами, обеспечивая эффективное поглощение глутамата в синапсе.

Механизм

[ редактировать ]
(А) Пресинаптический нейрон. (Б) постсинаптический нейрон. (1) Митохондрия. (2) синаптическая пузырька, полная нейротрансмиттера. (3) Авторецептор. (4) Синаптическая расщелина. (5) Нейротрансмиттер рецептор. (6) Кальциевый канал. (7) Переплаченные везикулы, высвобождающие нейротрансмиттер. (8) Насос повторного погружения в нейротрансмиттер

В качестве синапса, чашечка HELD следует за механизмом, аналогичным другим синапсам. Тщательное описание можно найти в нейротрансмиссии .

Приток кальция

[ редактировать ]

Приток кальция для незрелой чашечки удерживается опосредованными кальциевыми каналами N , P / Q- и R ; Однако при созревании только кальциевые каналы P/Q становятся доминирующими. [ 14 ] При притоке кальция незрелая чашечка удерживаемой очень реактивна из -за ее небольшой способности кальциевого буфера - это вызывает высвобождение глутамата даже при низких уровнях притока кальция. В рамках терминала, как и в случае с другими синапсами, два иона кальция связываются с синаптагмином , чтобы вызвать высвобождение пузырьков - для телятиков удерживания глутамат высвобождается в везикулах. В дополнение к высвобождению пузырьков, сигнал ионов кальция для терминала Calyx вернется в неактивное состояние. После притока кальция белок, связывающий элемент цАМФ-ответа (CREB), фосфорилируется , изменяя концентрации калия в клетке, чтобы вернуть терминал в неактивное состояние. [ 14 ] Удаление кальция осуществляется различными методами, в том числе: удаление из терминала, воспитание в митохондрии или связывание с кальциевыми связывающими белками, такими как парвальбумин и кальретинин . [ 12 ]

Пресинаптическое запрещение

[ редактировать ]

Ретроградная передача сигналов необходима в чашечке для регулирования уровней кальция в пресинаптическом терминале. Активация метаботропных глутаматных рецепторов (MGLURS) активирует вторичный мессенджер G-белка, который взаимодействует с кальциевыми каналами P/Q-типа для снижения проводимости. Кроме того, размер пула везикул увеличивается, а вероятность высвобождения уменьшается. Другие методы пресинаптического ингибирования включают норадреналин, серотонин и аденозин - эти методы наблюдаются только в незрелых телевизиках удерживаемых. [ 14 ]

Постсинаптические глутаматные рецепторы

[ редактировать ]
Рецептор AMPA, связанный с антагонистом глутамата, показывающим амино -терминал, связывание лиганда и трансмембранное домен, PDB 3KG2

Рецепторы глутамата присутствуют на постсинаптическом терминале- два типа включают ионотропные AMPA и рецепторы NMDA . В качестве возбуждающего нейротрансмиттера, глутамат почти всегда вызывает запуск потенциала действия на постсинаптической стороне - дополнительно поощряется низким внутренним натрием основных нейронов. [ 12 ] В зрелой чашечке рецепторы AMPA сосредоточены на основном нейроне для локализации передачи для большей вероятности потенциала действия. Также обратите внимание, что вклад глутамата типа NMDA вклады рецепторов уменьшаются после начала слуха. [ 12 ]

Преснаптический везикул эндоцитоз

[ редактировать ]

Механизм, лежащий в основе эндоцитоза синаптического везикула, по мере того, как чашечка становится более зрелой. Кальмодулин и кальциневрин в их активной форме необходимы для эндоцитоза пузырьков в незрелой чашечке; Однако в зрелой чашечке ни кальмодулин, ни кальциневрин не необходимы. Скорее, процесс опосредуется энергией, созданной гидролизом GTP. [ 14 ] Чтобы загрузить глутамат в везикулы в терминальных двух белках: везикулярный транспортер глутамата 1 (VGLUT1) и VGLUT2.

Высокопороговые каналы калия в постсинаптической мембране позволяют быстро реполяризировать целевого нейрона. Низкопороговые каналы калия постсинаптического нейрона снижают возбудимость нейрона, чтобы ограничить его активацию только самым большим синаптическим входом. [ 12 ]

Важность исследования

[ редактировать ]

Чашечка удержания стала популярной модельной системой в области нейробиологии. Присутствие этого синапса в нервной системе млекопитающих позволило провести прямые исследования в модели млекопитающих, а большой размер увеличивает простоту электрофизиологической записи. По этим причинам это было популярно в понимании выпуска передатчика.

В частности, чашечка удерживается из -за: [ 12 ]

  1. Простота записей пресинаптического зажима .
  2. Способность контролировать высвобождение передатчика при измерении до и постсинаптических эффектов.
  3. Простота визуализации и измерения емкости.
  4. Использование вирусов для наблюдения за чашечкой удерживаемой в качестве экзогенной системы экспрессии.
  5. Возможность провести эксперименты in vivo.
  1. ^ Jump up to: а беременный Help, H. «Центральная линия слуха». Анат
  2. ^ Рюго, Дэвид К.; Spirou, George A. (2017-01-01), «Гигантские синаптические терминалы: конечные биологические и калисы слуховой системы ☆» , Справочный модуль в нейробиологии и биобедоральной психологии , Elsevier, ISBN  978-0-12-809324-5 Получено 2021-03-05
  3. ^ Sätzler, K.; Söhl, LF; Боллманн, JH; Борст, JG; Frotscher, M.; Sakmann, B.; Lübke, JH (2002). «Трехмерная реконструкция чашечки и его постсинаптического основного нейрона в медиальном ядре трапеции тела» . Журнал нейробиологии . 22 (24): 10567–10579. doi : 10.1523/jneurosci.22-24-10567.2002 . PMC   6758464 . PMID   12486149 . S2CID   18520148 .
  4. ^ Ян, Х.; Xu-Friedman, MA (2013). «Стохастические свойства высвобождения нейротрансмиттера расширяют динамический диапазон синапсов» . Журнал нейробиологии . 33 (36): 14406–14416. doi : 10.1523/jneurosci.2487-13.2013 . PMC   3761050 . PMID   24005293 .
  5. ^ Смит, Ph; Йорис, PX; Карни, LH; Инь, TCT (1991). «Проекции физиологически охарактеризованных глобулярных густых клеточных аксонов из кохлеарного ядра кошки». Журнал сравнительной неврологии . 304 (3): 387–407. doi : 10.1002/cne.903040305 . PMID   2022755 . S2CID   18844385 .
  6. ^ Смит, Ph; Йорис, PX; Инь, Т.С. (1998). «Анатомия и физиология основных клеток медиального ядра трапециевидного тела (MNTB) кошки». Журнал нейрофизиологии . 79 (6): 3127–3142. doi : 10.1152/jn.1998.79.6.3127 . PMID   9636113 .
  7. ^ Борст, JGG; Сория Ван Хове, Дж. (2012). «Чашечная синапс: от синапса модели до слухового реле». Ежегодный обзор физиологии . 74 : 199–224. doi : 10.1146/annurev-physiol-020911-153236 . PMID   22035348 .
  8. ^ Spangler, KM; Уор, WB; Хенкель, CK (1985). «Проекции основных клеток медиального ядра трапециевидного тела в кошке». Журнал сравнительной неврологии . 238 (3): 249–262. doi : 10.1002/cne.902380302 . PMID   4044914 . S2CID   35642962 .
  9. ^ Цучитани, С. (1997). «Вход из медиального ядра трапециевидного тела до детектора международного уровня». Исследование слуха . 105 (1–2): 211–224. doi : 10.1016/s0378-5955 (96) 00212-2 . PMID   9083818 . S2CID   4780393 .
  10. ^ Morest, DK (1968). «Обеспеченная система медиального ядра трапециевидного тела кошки, ее нейрональная архитектура и отношение к оливококлеарной пачке». Brain Res . 9 (2): 288–311. doi : 10.1016/0006-8993 (68) 90235-7 . PMID   5679830 .
  11. ^ Ryugo DK, Montey KL, Wright AL, Bennett ML, Pongstaporn T (2006). «Постнатальное развитие большого терминала слухового нерва: конечная удержанная у кошек». Исследование слуха . 216–217: 100–115. doi : 10.1016/j.heares.2006.01.007 . PMID   16497457 . S2CID   4676902 .
  12. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а п Борст, JGG; Русу, С.И. (2012). «Глава 5: чашечка удерживаемого синапса». В Трусселле, Лоуренс; Поппер, Артур; Фэй, Ричард (ред.). Синаптические механизмы в слуховой системе . Нью-Йорк: Springer-Verlag. С. 95–134. ISBN  978-1-4419-9516-2 .
  13. ^ Цучитани, Чиеко (март 1997 г.). «Вход из медиального ядра трапециевидного тела до детектора международного уровня». Исследование слуха . 105 (1–2): 211–224. doi : 10.1016/s0378-5955 (96) 00212-2 . PMID   9083818 . S2CID   4780393 .
  14. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л Накамура, Пол А.; Крамер, Карина С. (июнь 2011 г.). «Образование и созревание чашечки» . Исследование слуха . 276 (1–2): 70–78. doi : 10.1016/j.heares.2010.11.004 . PMC   3109188 . PMID   21093567 .
  15. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Борст, Г.; Сория Ван Хове, Джон; Джерард, Дж. (17 марта 2012 г.). «Чашечная синапс: от синапса модели до слухового реле». Ежегодный обзор физиологии . 74 (1): 199–224. doi : 10.1146/annurev-physiol-020911-153236 . PMID   22035348 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b3e7a36b80ef6336ee3004c46ea74af9__1723048980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b3/f9/b3e7a36b80ef6336ee3004c46ea74af9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Calyx of Held - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)