Ганглиозное возвышение
| Ганглиозное возвышение | |
|---|---|
 Интернейроны (зеленые) мигрируют по касательной от ганглиозного возвышения к коре головного мозга . Тангенциально мигрирующие интернейроны перемещаются перпендикулярно клеткам радиальной глии (красный). Радиально мигрирующие интернейроны перемещаются параллельно клеткам радиальной глии. | |
| Идентификаторы | |
| МеШ | Д000097803 |
| Анатомическая терминология | |
Ганглиозное возвышение ( GE ) представляет собой переходную структуру в развитии нервной системы , которая направляет миграцию клеток и аксонов . [1] Он присутствует на эмбриональных и эмбриональных стадиях развития нервной системы , между таламусом и хвостатым ядром . [1]
Возвышение разделено на три области вентральной желудочковой зоны конечного мозга (латеральное, медиальное и каудальное возвышение), где они способствуют тангенциальной миграции клеток во время эмбрионального развития . Тангенциальная миграция не предполагает взаимодействия с клетками радиальной глии; вместо этого интернейроны мигрируют перпендикулярно через клетки радиальной глии, чтобы достичь своего конечного местоположения. Характеристики и функции клеток, следующих по пути тангенциальной миграции, по-видимому, тесно связаны с местоположением и точным временем их производства. [2] а ГС вносят значительный вклад в создание популяции ГАМКергических кортикальных клеток . [1] [3] [4] Другая структура, в которую вносят вклад ГС, — это базальные ганглии . [5] ГС также направляют аксоны, растущие из таламуса в кору и наоборот. [1]
У человека ГС исчезают к году жизни. [1] Во время развития миграция нейронов продолжается до исчезновения зародышевого листка , после чего остатки зародышевого листка образуют возвышения. [1]
Категоризация
[ редактировать ]
Ганглиозные возвышения подразделяются на три группы в зависимости от их расположения в субвентрикулярной зоне :
- Медиальное ганглиозное возвышение (МГЭ)
- Латеральное ганглиозное возвышение (LGE)
- Выступ каудального ганглия (CGE) [6]
Борозда разделяет медиальные и латеральные ганглиозные возвышения. Экспрессия Nkx2-1 , Gsx2 и Pax6 необходима 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 мантия (VP) и передней энтопедункулярной области (AEP). Клетки GE довольно однородны: MGE, LGE и CGE имеют маленькие темные ядра неправильной формы и умеренно плотную цитоплазму, однако каждое возвышение можно идентифицировать по типу потомства, которое оно производит. [6] См. отдельные разделы ГМ ниже для получения дополнительной информации о различных типах производимого потомства.
Кроме того, субвентрикулярная зона является отправной точкой множества потоков тангенциально мигрирующих интернейронов, которые экспрессируют Dlx гены . В этом регионе выявлены три основных тангенциальных пути миграции:
- латеро-каудальная миграция (субпаллиальный конечный мозг в кору)
- медио-ростральная миграция (субпаллиальный базальный конечный мозг к обонятельной луковице )
- Латеро-каудальная миграция (от базального конечного мозга к полосатому телу )
Эти пути различны во времени и пространстве и производят множество ГАМКергических и неГАМКергическихинтернейроны. Одним из примеров ГАМКергических интернейронов, которыми управляют ГС, являются парвальбуминсодержащие интернейроны в неокортексе. Некоторыми примерами не-ГАМКергических интернейронов, которыми управляют ГС, являются дофаминергические интернейроны в обонятельной луковице и холинергические интернейроны в полосатом теле. Клетки, мигрирующие по этим путям, движутся с разной скоростью. Некоторыми молекулами, которые участвуют в контроле скорости однонаправленного движения клеток, происходящих из GE, являются фактор роста гепатоцитов /фактор рассеяния (HGF/SF) и различные нейротрофические факторы . [2]
Медиальное ганглиозное возвышение (МГЭ)
[ редактировать ]Основная цель MGE во время разработки — производство ГАМКергических звездчатых клеток и направление их миграции в неокортекс . [6] Предшественники большинства ГАМКергических интернейронов коры головного мозга мигрируют из подкорковой зоны- предшественника . Более конкретно, выполнение механического пересечения пути миграции от MGE к неокортексу приводит к уменьшению на 33% количества ГАМКергических интернейронов в неокортексе. [6] MGE также производит некоторые нейроны и глию базальных ганглиев и гиппокампа. [6] [7] MGE также может быть источником клеток Кахаля-Ретциуса, но это остается спорным. [6] На ранних стадиях эмбрионального развития интернейроны коры головного мозга происходят главным образом из MGE. [8] и АЭП. 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] Дополнительную информацию о временных рамках и функциях MGE по сравнению с LGE см. в следующем разделе.
Латеральное ганглиозное возвышение (LGE)
[ редактировать ]По сравнению с ранними временными рамками развития MGE, LGE способствует тангенциальной миграции клеток на более поздней среднеэмбриогенной стадии. В отличие от MGE, который направляет большую часть миграции клеток в кору на этой стадии, LGE вносит меньший вклад в миграцию клеток в кору и вместо этого направляет многие клетки к обонятельным луковицам. Фактически, миграцией в обонятельную луковицу во взрослом возрасте руководит LGE. Путь, по которому вновь образующиеся нейроны идут из передней субвентрикулярной зоны в обонятельную луковицу, называется ростральным миграционным потоком . 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 клетки в неокортекс, но это остается предметом дискуссий. [6] In vitro клетки, мигрирующие из LGE, перемещаются со скоростью 100 мкм в день, что медленнее, чем клетки MGE. [2]
Выступ каудального ганглия (CGE)
[ редактировать ]Выступ каудального ганглия — еще одна подкорковая структура, необходимая для генерации кортикальных интернейронов . Он расположен рядом с боковым желудочком , позади места слияния LGE и MGE. [6] CGE представляет собой слияние рострально-медиальных и латеральных ганглиозных возвышений, которое начинается в средней и каудальной части таламуса . Внутри CGE существуют два молекулярных домена, которые очень напоминают расширения каудального MGE и LGE. [9] CGE отличается от LGE и MGE характером экспрессии генов и производимым потомством. В отличие от клеток MGE, клетки CGE редко представляли собой нейроны, содержащие парвальбумин. Кажется, что большинство клеток CGE представляли собой ГАМКергические интернейроны, но в зависимости от того, где они расположены, клетки, происходящие из CGE, очень разнообразны. Клетки, происходящие из CGE, включают ГАМКергические интернейроны, шиповидные интернейроны, мшистые клетки, пирамидальные и гранулярные нейроны и даже олигодендроцитов и астроцитов . глиальные клетки [6]
Миграция клеток
[ редактировать ]Клетки ганглиозного возвышения мигрируют по касательной к неокортексу, давая начало интернейронам. Множество молекулярных механизмов взаимодействуют, чтобы управлять этим процессом. Эмбриональная межнейрональная миграция в кору головного мозга опосредуется рядом мотогенных факторов роста в MGE, отталкивающих факторов в стриатуме и LGE, пермиссивных факторов в миграционных коридорах в ганглиозных возвышениях и факторов притяжения в самой коре. [3] Клетки LGE мигрируют в полосатое тело ( хвостатое ядро и скорлупа ), а также в части перегородки и миндалевидного тела . Клетки MGE следуют по пути миграции к бледному шару и части перегородки. CGE дает начало интернейронам в прилежащем ядре , ядре ложа конечных полосок , гиппокампе и специфических ядрах миндалевидного тела . Эта направленная миграция индуцируется различиями в экспрессии генов между этими субпаллиальными доменами. [4] В дифференцировке и спецификации интернейронов и олигодендроцитов участвует ряд генов, включая: Dlx1 , Dlx2 , Gsh1 , Mash1 , Gsh2 , Nkx2.1 , Nkx5.1 , Isl1 , Six3 и Vax1 . [4]
Молекулярные механизмы направленной миграции
[ редактировать ]Индуцированная миграция клеток из ганглиозного возвышения во время развития направляется множеством мотогенных факторов, молекул, повышающих подвижность клеток, и хемотаксических молекул. Мотогенный фактор HGF/SF усиливает подвижность клеток и направляет клетки от субпаллиальных областей и разграничивает маршруты, по которым мигрируют клетки. Нейротрофины , такие как BDNF , представляют собой семейство мотогенных факторов, участвующих в управлении миграцией. Кора головного мозга обеспечивает молекулы хемоаттрактантов (например, NRG1 типа I и II в коре), в то время как субпаллиальные области производят хемопульсивные молекулы (например, Slit ), чтобы направлять миграцию клеток. некоторые разрешающие факторы (такие как NRG1 типа III) в миграционных коридорах. Кроме того, для осуществления этого процесса необходимы [3] [4]
Нейромедиаторы ГАМК и 5-НТ также участвуют в миграции. Было замечено, что высокие концентрации ГАМК вызывают случайное движение клеток («миграция случайным блужданием»), тогда как низкие концентрации способствуют направленной миграции. 5-HT связан с процессом включения интернейронов в кортикальную пластинку, а также с дифференцировкой на субпопуляции интернейронов. [4]
Сопутствующие расстройства
[ редактировать ]Миграция клеток из желудочковой зоны к месту назначения и успех их дифференцировки могут быть прерваны множеством различных способов, включая вмешательство в механические моторы или изменение молекулярных сигналов, которые инициируют движение, приводят клетку к миграции и прекращают ее миграцию. миграция. Функция молекул, влияющих на миграцию, не ограничивается движением клеток и в значительной степени перекрывается с событиями, связанными с нейрогенезом . В результате синдромы миграции нейронов трудно классифицировать. Самый крупный класс синдромов миграции нейронов — лиссэнцефалия . Это включает в себя спектр упрощенной коры головного мозга от агирии (полного отсутствия корковых извилин) до пахигирии (расширенных извилин) с необычно толстой корой.
Неправильная миграция нейронов также может привести к двусторонней перивентрикулярной узловой гетеротопии — заболеванию, распознаваемому по нейрональной гетеротопии, выстилающей боковые желудочки. Синдром Зеллвегера характеризуется кортикальной дисплазией , сходной с полимикрогирией коры головного мозга и мозжечка, иногда с пахигирией вокруг сильвиевой щели и фокальной/субепендимальной гетеротопией. Синдром Каллмана распознается по аносмии, связанной с умственной отсталостью , гипогонадизмом и недостаточностью развития обонятельной луковицы.
Нарушения проекции и сборки аксонов редко бывают чистыми, но тесно связаны с генами миграции нейронов. Это, в частности, включает агенезию мозолистого тела .
Нарушения в генезе нервных элементов могут привести к кортикальной дисплазии . Примеры включают эктопический нейрогенез , микроэнцефалию и изменение выживаемости клеток, приводящее к областям гиперплазии , снижению апоптоза и гетеротопии. [10]
Дальнейшие исследования
[ редактировать ]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 мешать 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 появления новых частей этой запутанной головоломки будет легче придумать стратегии лечения нарушений, связанных с миграцией нейронов, и потенциально восстанавливает повреждения, вызванные травмой, инсультом, пороком развития и старением. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Энча-Разави и Сониго. (2003). Особенности развивающегося мозга. Нервная система ребенка . стр. 426–428
- ^ Jump up to: а б с д и Марин, О; Рубинштейн, Дж. Л. (ноябрь 2001 г.). «Долгое и замечательное путешествие: тангенциальная миграция в телэнцефалоне». Обзоры природы. Нейронаука . 2 (11): 780–90. дои : 10.1038/35097509 . ПМИД 11715055 . S2CID 5604192 .
- ^ Jump up to: а б с Гашгаи, ХТ; Лай, С; Антон, Е.С. (февраль 2007 г.). «Миграция нейронов в мозге взрослого: мы уже там?». Обзоры природы. Нейронаука . 8 (2): 141–51. дои : 10.1038/nrn2074 . ПМИД 17237805 . S2CID 9322780 .
- ^ Jump up to: а б с д и Эрнандес-Миранда, Парнавелас и Кьяра. (2010). Молекулы и механизмы, участвующие в генерации и миграции корковых интернейронов. АСН Нейро, 2 (2). стр. 75-86.
- ^ Первс Д., Августин Г., Фицпатрик Д., Холл В., ЛаМантия А.С., Макнамара Дж. и Уайт Л. (2008). Нейронаука. 4-е изд . Синауэр Ассошиэйтс. стр. 555–8. ISBN 978-0-87893-697-7 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Бразел, Калифорния; Романко, МЮ; Ротштейн, Р.П.; Левисон, SW (январь 2003 г.). «Роль субвентрикулярной зоны млекопитающих в развитии мозга». Прогресс нейробиологии . 69 (1): 49–69. дои : 10.1016/s0301-0082(03)00002-9 . ПМИД 12637172 . S2CID 24001139 .
- ^ Санес, Рех и Харрис. (2012). Развитие нервной системы. 3-е изд. Академическая пресса. стр. 62–63. ISBN 978-0-12-374539-2 .
- ^ Лавдас, Григориу, Пахнис и Парнавелас. (1999). Медиальное возвышение ганглия дает начало популяции ранних нейронов в развивающейся коре головного мозга. Журнал неврологии, 99 (19). стр. 7881–7888.
- ^ Уандерс, КП; Андерсон, SA (сентябрь 2006 г.). «Происхождение и спецификация корковых интернейронов». Обзоры природы. Нейронаука . 7 (9): 687–96. дои : 10.1038/nrn1954 . ПМИД 16883309 . S2CID 3329713 .
- ^ Jump up to: а б Росс, Мэн, и Уолш, Калифорния (2001). Пороки развития головного мозга человека и их уроки миграции нейронов. Ежегодный обзор неврологии, 24 (1), 1041–1070.