Нейрит
Неврит нейронный или отросток относится к любому выступу из клетки нейрона тела . Этот выступ может быть либо аксоном , либо дендритом . Этот термин часто используется, когда речь идет о незрелых или развивающихся нейронах, особенно о клетках в культуре может быть трудно отличить аксоны от дендритов . дифференцировки , поскольку до завершения [1]
Развитие нейритов
[ редактировать ]Развитие нейрита ( нейритогенез ) требует сложного взаимодействия как внеклеточных, так и внутриклеточных сигналов. В каждой точке развивающегося нейрита имеются рецепторы, улавливающие как положительные, так и отрицательные сигналы роста со всех направлений в окружающем пространстве. [2] Развивающийся нейрит суммирует все эти сигналы роста, чтобы определить, в каком направлении в конечном итоге будет расти нейрит. [2] Хотя не все сигналы роста известны, некоторые из них были идентифицированы и охарактеризованы. Среди известных сигналов внеклеточного роста — нетрин , хемоаттрактант средней линии, а также семафорин , эфрин и коллапсин — все ингибиторы роста нейритов. [2] [3] [4]
Молодые нейриты часто упакованы пучками микротрубочек , рост которых стимулируется нейротрофическими факторами , такими как фактор роста нервов (NGF). [5] Тау-белки могут способствовать стабилизации микротрубочек путем связывания с микротрубочками, защищая их от белков, разрывающих микротрубочки. [6] Даже после стабилизации микротрубочек цитоскелет нейрона остается динамичным. Актиновые нити сохраняют свои динамические свойства в нейрите, который станет аксоном, чтобы вытолкнуть пучки микротрубочек наружу и удлинить аксон. [7] Однако во всех других нейритах актиновые нити стабилизируются миозином. [8] Это предотвращает развитие нескольких аксонов.
Молекула адгезии нервных клеток N-CAM одновременно объединяется с другой N-CAM и рецептором фактора роста фибробластов , стимулируя тирозинкиназную активность этого рецептора и индуцируя рост нейритов. [9]
Доступно несколько наборов программного обеспечения для облегчения отслеживания нейритов на изображениях, таких как NeuronJ (плагин ImageJ), [10] Нейромантичный, [11] и система Нейролюцида. [12]
Слабые эндогенные электрические поля могут использоваться как для облегчения, так и для направления роста отростков нейритов клеточной сомы. ЭП умеренной силы использовались для направления и усиления роста нейритов как на мышиных , так и на мышиных моделях, а также ксенопуса на моделях . Совместное культивирование нейронов с электрически выровненной глиальной тканью также стимулирует рост нейритов, поскольку она богата нейротрофинами , которые способствуют росту нервов. [ нужна ссылка ] .
Установление полярности
[ редактировать ]В пробирке
[ редактировать ]Недифференцированный нейрон млекопитающих, помещенный в культуру, втягивает все уже выросшие нейриты. [14] Через 0,5–1,5 дня после высева в культуру несколько второстепенных нейритов начнут выступать из тела клетки. [14] Где-то между 1,5 и 3 днями один из второстепенных нейритов начинает значительно перерастать другие нейриты. Этот нейрит в конечном итоге станет аксоном . На 4-7 дни оставшиеся второстепенные нейриты начнут дифференцироваться в дендриты. [14] К 7-му дню нейрон должен быть полностью поляризован, иметь функциональные дендриты и аксон. [14]
В естественных условиях
[ редактировать ]Неврит, растущий in vivo, окружен тысячами внеклеточных сигналов, которые, в свою очередь, могут модулироваться сотнями внутриклеточных путей, и механизмы того, как эти конкурирующие химические сигналы влияют на окончательную дифференцировку нейритов in vivo , точно не изучены. Известно, что в 60% случаев первый нейрит, выступающий из тела клетки, становится аксоном. [14] В 30% случаев первым из тела клетки выступает нейрит, которому не суждено стать аксоном. В 10% случаев нейрит, который станет аксоном, выступает из тела клетки одновременно с одним или несколькими другими нейритами. [14] Было высказано предположение, что второстепенный нейрит может расширяться наружу до тех пор, пока не коснется уже развитого аксона другого нейрона. В этот момент нейрит начнет дифференцироваться в аксон. Это известно как модель «коснись и пойди». [14] Однако эта модель не объясняет, как развился первый аксон.
Какие бы внеклеточные сигналы ни участвовали в индукции образования аксонов, они передаются по меньшей мере четырьмя различными путями: путем Rac-1, Ras-опосредованным путем, путем цАМФ -киназы печени B1 и путем кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы. [14] Дефицит любого из этих путей приведет к неспособности развития нейрона. [14]
После формирования одного аксона нейрон должен предотвратить превращение всех остальных нейритов в аксоны. Это известно как глобальное торможение. [14] Было высказано предположение, что глобальное торможение достигается за счет дальнего действия сигнала отрицательной обратной связи, высвобождаемого из развитого аксона и поглощаемого другим нейритом. [15] Однако сигнальная молекула дальнего действия не была обнаружена. [14] С другой стороны, было высказано предположение, что накопление аксональных факторов роста в нейрите, которому суждено стать аксоном, означает, что по умолчанию происходит истощение аксональных факторов роста, поскольку они должны конкурировать за одни и те же белки. [16] Это приводит к тому, что другие нейриты превращаются в дендриты, поскольку им не хватает достаточных концентраций факторов роста аксонов, чтобы стать аксонами. [16] Это позволило бы реализовать механизм глобального ингибирования без необходимости в сигнальной молекуле дальнего действия.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Флинн, Кевин С (01 января 2013 г.). «Цитоскелет и инициация нейритов» . Биоархитектура . 3 (4): 86–109. дои : 10.4161/bioa.26259 . ISSN 1949-0992 . ПМК 4201609 . ПМИД 24002528 .
- ^ Перейти обратно: а б с Валторта, Ф.; Леони, К. (28 февраля 1999 г.). «Молекулярные механизмы растяжения нейритов» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 354 (1381): 387–394. дои : 10.1098/rstb.1999.0391 . ISSN 0962-8436 . ПМК 1692490 . ПМИД 10212488 .
- ^ Никлу, Симона П.; Франссен, Эльске HP; Элерт, Эрих М.Э.; Танигучи, Масахико; Верхааген, Йост (1 декабря 2003 г.). «Семафорин 3А, полученный из менингеальных клеток, подавляет рост нейритов» (PDF) . Молекулярная и клеточная нейронауки . 24 (4): 902–912. дои : 10.1016/s1044-7431(03)00243-4 . ISSN 1044-7431 . ПМИД 14697657 . S2CID 12637023 .
- ^ Луо, Ю.; Райбл, Д.; Рэпер, JA (22 октября 1993 г.). «Коллапсин: белок головного мозга, который вызывает коллапс и паралич конусов роста нейронов» . Клетка . 75 (2): 217–227. дои : 10.1016/0092-8674(93)80064-л . ISSN 0092-8674 . ПМИД 8402908 . S2CID 46120825 .
- ^ Медведь, Марк Ф; Коннорс, Барри В.; Парадизо, Майкл А., Нейронаука, исследование мозга , Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; Третье издание (1 февраля 2006 г.). ISBN 0-7817-6003-8
- ^ Цян, Лян; Ю, Вэньцянь; Андреадис, Афина; Ло, Миньхуа; Баас, Питер В. (22 марта 2006 г.). «Тау защищает микротрубочки в аксоне от разрыва катанином» . Журнал неврологии . 26 (12): 3120–3129. doi : 10.1523/JNEUROSCI.5392-05.2006 . ISSN 0270-6474 . ПМК 6674103 . ПМИД 16554463 .
- ^ Сяо, Янгуй; Пэн, Инхуэй; Ван, Джун; Тан, Гэньюнь; Чен, Ювэнь; Тан, Цзин; Йе, Вэнь-Цай; ИП, Нэнси Ю.; Ши, Лей (5 июля 2013 г.). «Атипичный фактор обмена гуаниновых нуклеотидов Dock4 регулирует дифференцировку нейритов посредством модуляции динамики Rac1 GTPase и актина» . Журнал биологической химии . 288 (27): 20034–20045. дои : 10.1074/jbc.M113.458612 . ISSN 0021-9258 . ПМК 3707701 . ПМИД 23720743 .
- ^ Торияма, Мичинори; Козава, Сатоши; Сакумура, Юичи; Инагаки, Наоюки (18 марта 2013 г.). «Преобразование сигнала в силы для роста аксонов посредством Pak1-опосредованного фосфорилирования Shootin1» . Современная биология . 23 (6): 529–534. Бибкод : 2013CBio...23..529T . дои : 10.1016/j.cub.2013.02.017 . hdl : 10061/8621 . ISSN 1879-0445 . ПМИД 23453953 .
- ^ Березин, Владимир (17 декабря 2009 г.). Структура и функция молекулы адгезии нервных клеток NCAM . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4419-1170-4 .
- ^ «НейронДж» . imagescience.org . Проверено 10 июня 2024 г.
- ^ Мятт, Даррен Р.; Хэдлингтон, Тай; Асколи, Джорджио А.; Насуто, Славомир Дж. (16 марта 2012 г.). «Нейромантика – от полуручной к полуавтоматической реконструкции морфологии нейронов» . Границы нейроинформатики . 6 :4. дои : 10.3389/fninf.2012.00004 . ISSN 1662-5196 . ПМК 3305991 . ПМИД 22438842 .
- ^ «Нейролюцида®» . MBF Бионауки . Проверено 10 июня 2024 г.
- ^ Джонс, Питер Д.; Молина-Мартинес, Беатрис; Нидворок, Анита; Чезаре, Паоло (2024). «Микрофизиологическая система для параллельного морфологического и электрофизиологического считывания трехмерной культуры нейрональных клеток». Лаборатория на чипе . 24 (6): 1750–1761. дои : 10.1039/D3LC00963G . ISSN 1473-0197 . ПМИД 38348692 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Такано, Тецуя; Сюй, Чунди; Фунахаси, Ясухиро; Намба, Такаши; Кайбути, Кодзо (15 июня 2015 г.). «Нейрональная поляризация» . Разработка . 142 (12): 2088–2093. дои : 10.1242/dev.114454 . ISSN 0950-1991 . ПМИД 26081570 .
- ^ Аримура, Нарико; Кайбути, Кодзо (01 марта 2007 г.). «Нейрональная полярность: от внеклеточных сигналов к внутриклеточным механизмам». Обзоры природы Неврология . 8 (3): 194–205. дои : 10.1038/nrn2056 . ISSN 1471-003X . ПМИД 17311006 . S2CID 15556921 .
- ^ Перейти обратно: а б Инагаки, Наоюки; Торияма, Мичинори; Сакумура, Юичи (1 июня 2011 г.). «Системная биология нарушения симметрии при формировании полярности нейронов». Развивающая нейробиология . 71 (6): 584–593. дои : 10.1002/dneu.20837 . hdl : 10061/10669 . ISSN 1932-846X . ПМИД 21557507 . S2CID 14746741 .