Neurogenezis - Neurogenesis
| Neurogenezis | |
|---|---|
 A patkányembrióban lévő idegi őssejtek neuroszférája egyetlen sejtréteggé terjed. A) neuroszféra a szubventrikuláris zóna sejtek két nap után a tenyészetben. B) Négy napon mutatja a neuroszférát a tenyészetben és a távozó sejtekben. C) A neuroszféra perifériáján lévő sejtek többnyire kiterjedő folyamatokkal rendelkeznek.
| |
| Azonosítók | |
| Háló | D055495 |
| Anatómiai terminológia | |
A neurogenezis az a folyamat, amelynek során az idegrendszeri sejteket, a neuronokat neurális őssejtek (NSC -k) állítják elő . Ez akkor fordul elő minden állatfaj, kivéve a Porifera (szivacsok) és placozoans . Az NSC -k típusai közé tartoznak többek között a neuroepithelialis sejtek (NEC), a radiális gliasejtek (RGC), a bazális progenitorok (BP), a köztes neuronális prekurzorok (INP), a szubventrikuláris zóna asztrocitái és a szubgranuláris zóna radiális asztrocitái .
A neurogenezis a legaktívabb az embrionális fejlődés során, és felelős a szervezet összes különböző idegsejtjének előállításáért, de a felnőtt élet során is folytatódik különböző szervezetekben. Miután megszülettek, az idegsejtek nem osztódnak (lásd mitózis ), és sokan élni fogják az állat élettartamát.
Neurogenezis emlősökben
Fejlődési neurogenezis
Az embrionális fejlődés során, a emlős központi idegrendszer (CNS; agy és gerincvelő ) származik a neurális cső , amely tartalmaz NBSZ, amelyek később generál neuronok . A neurogenezis azonban nem kezdődik el, amíg az NSC -k elegendő populációját el nem érik. Ezeket a korai őssejteket neuroepithelialis sejteknek (NEC) nevezik, de hamarosan nagyon megnyúlt radiális morfológiát kapnak, majd radiális gliasejtek (RGC) néven ismertek. Az RGC-k az emlős központi idegrendszer elsődleges őssejtjei, és az embrionális kamrai zónában találhatók , amely az idegcső központi folyadékkal töltött ürege ( kamrai rendszer ) mellett fekszik . Az RGC proliferációját követően a neurogenezis magában foglalja a szülő RGC végső sejtosztódását, amely két lehetséges kimenetel egyikét eredményezi. Először is, ez generálhat egy neuronális progenitor alosztályt, az úgynevezett köztes neuronális prekurzorokat (INP), amelyek egy vagy több alkalommal osztódnak, és neuronokat termelnek. Alternatív megoldásként a leányneuronok közvetlenül is előállíthatók. A neuronok nem képeznek azonnal neurális köröket az axonok és a dendritek növekedése révén. Ehelyett az újszülött idegsejteknek először nagy távolságokat kell vándorolniuk a végső rendeltetési helyükre, érlelődve és végül neurális áramköröket generálva. Például a kamrai zónában született idegsejtek sugárirányban vándorolnak a kéreglemezhez , ahol az idegsejtek felhalmozódnak, és így alakítják ki az agykéreget . Így az idegsejtek generálása egy specifikus szövetrészben vagy „neurogén fülkében” történik, amelyet a szülői őssejtek foglalnak el.
A neurogenezis sebességét és a generált neuron típusát (nagy általánosságban izgató vagy gátló) elsősorban molekuláris és genetikai tényezők határozzák meg. Ezek közé a tényezők közé tartozik a Notch jelátviteli útvonal , és sok gén kapcsolódik a Notch útvonal szabályozásához . A neurogenezis szabályozásában részt vevő gének és mechanizmusok világszerte intenzív kutatások tárgyát képezik tudományos, gyógyszerészeti és kormányzati körülmények között.
A központi idegrendszer összes idegsejtjének előállításához szükséges idő nagymértékben változik az emlősök között, és az agy neurogenezise nem mindig teljes a születéskor. Például az egerek kortikális neurogenezisen mennek keresztül körülbelül az embrionális naptól (fogantatás utáni napon) (E) 11-től E17-ig, és körülbelül E19,5-kor születnek. A görények az E42 -nél születnek, bár kortikális neurogenezisük időszaka csak néhány nappal a születés után ér véget. Ezzel szemben az emberekben a neurogenezis általában a 10. terhességi hét (GW) 10 körül kezdődik, és a GW 25 körül fejeződik be a születéssel körülbelül 38-40.
Epigenetikai módosítás
Ahogy az emlős agy embrionális fejlődése kibontakozik, az idegsejtek és az őssejtek proliferációs osztódásokról differenciáló osztódásokra váltanak . Ez a progresszió idegsejtek és glia kialakulásához vezet, amelyek a kortikális rétegeket benépesítik . Epigenetikai módosítások kulcsszerepet játszanak szabályozásában génexpresszió a celluláris differenciálódás a neurális őssejtek . Epigenetikai módosítások közé tartozik a DNS citozin metiláció alkotnak 5-metil-citozin és 5-metil-citozin demetilezés . Ezek a módosítások kritikusak a fejlődő és felnőtt emlős agy sejt sorsának meghatározásához.
A DNS -citozin -metilezést DNS -metiltranszferázok (DNMT -k) katalizálják . Metilcitozin demetilezést katalizált több szakaszban, TET enzimek , hogy végezzen oxidatív reakciók (pl 5-metil-citozin , hogy 5-hydroxymethylcytosine ) és enzimek a DNS- bázis kimetszés javító (BER) reakcióút.
Felnőttkori neurogenezis
A neurogenezis összetett folyamat lehet néhány emlősben. Rágcsálókban például a központi idegrendszer idegsejtjei háromféle idegi ős- és őssejtből származnak: neuroepithelialis sejtek, radiális gliasejtek és bazális progenitorok, amelyek három fő osztáson mennek keresztül: szimmetrikus proliferációs osztódás; aszimmetrikus neurogén felosztás; és szimmetrikus neurogén osztódás. Mindhárom sejttípus közül a neurogén osztódásokon áthaladó neuroepithelialis sejtek sokkal hosszabb sejtciklusúak, mint azok, amelyek proliferációs osztódásokon mennek keresztül, mint például a radiális gliasejtek és a bazális progenitorok. Emberben kimutatták, hogy a felnőttkori neurogenezis a fejlődéshez képest alacsony szinten fordul elő, és csak az agy két régiójában: az oldalsó kamrák felnőtt szubventrikuláris zónájában (SVZ) és a hippokampusz gyrus fogazatában ; bár egy újabb (2020) kutatás megerősíti a felnőttkori neurogenezist az egész agyban.
Szubventrikuláris zóna
Sok emlősben, beleértve a rágcsálókat is, a szaglóhagyma egy agyrégió, amely szagokat érzékelő sejteket tartalmaz , és amely felnőtt születésű idegsejteket integrál, amelyek a striatum SVZ-jéből a szaglóhagymába vándorolnak a rostrális migrációs patakon (RMS) keresztül. A szaglóhagymában lévő vándorló neuroblasztok interneuronokká válnak, amelyek segítik az agyat kommunikálni ezekkel az érzékszervekkel. Ezen interneuronok többsége gátló szemcsés sejt , de kis számban periglomeruláris sejtek . A felnőtt SVZ -ben az elsődleges idegi őssejtek az SVZ asztrocitái, nem pedig az RGC -k. Ezen felnőtt idegi őssejtek többsége szunnyadó állapotban fekszik a felnőttben, de bizonyos jelekre reagálva ezek a szunnyadó sejtek vagy B -sejtek egy sor szakaszon mennek keresztül, először proliferáló sejteket vagy C -sejteket termelnek. A C -sejtek ezután neuroblasztokat vagy A -sejteket termelnek, amelyek neuronokká válnak.
Hippocampus
Jelentős neurogenezis fordul elő felnőttkorban is sok emlős hippokampuszában , a rágcsálóktól a főemlősökig , bár felnőtt emberekben való létezése vitatott. A hippokampusz döntő szerepet játszik az új kijelentő emlékek kialakításában, és elmélet szerint az emberi csecsemők nem tudnak deklaratív emlékeket kialakítani, mert még mindig kiterjedt neurogenezisben vannak a hippokampuszban, és memóriageneráló áramköreik éretlenek. Számos környezeti tényező, például a testmozgás, a stressz és az antidepresszánsok jelentették, hogy megváltoztatják a neurogenezis sebességét a rágcsálók hippocampusán belül. Bizonyos bizonyítékok azt mutatják, hogy a születés utáni első egy -két évben az újszülöttekben a születés utáni első két évben meredeken csökken a posztnatális neurogenezis az emberi hippocampusban, és "felnőtteknél nem észlelhető szintre" csökken.
Neurogenezis más szervezetekben
A neurogenezist leginkább az olyan modellszervezetek jellemezték , mint a gyümölcslégy Drosophila melanogaster . Ezekben a szervezetekben a neurogenezis optikai lebenyük medulla cortex régiójában fordul elő. Ezek a szervezetek a felnőttkori neurogenezis és az agy regenerációjának genetikai elemzésének modelljét jelenthetik. Vannak olyan kutatások, amelyek azt tárgyalják, hogy a „károsodásra reagáló őssejtek” vizsgálata Drosophilában hogyan segíthet a regeneratív neurogenezis azonosításában, és hogyan találhat új módszereket az agy újjáépítésének fokozására. Nemrégiben egy tanulmány készült annak bemutatására, hogy miként azonosították az „alacsony szintű felnőttkori neurogenezist” a Drosophila-ban, különösen a velőkéreg régióban, amelyben az idegi prekurzorok növelhetik az új idegsejtek termelődését, ami neurogenezist eredményezhet. A Drosophila-ban először a Notch jelátvitelt írták le, amely egy sejt-sejt jelátviteli folyamatot irányít, amelyet lateralis gátlásnak neveznek , amelyben a neuronok szelektíven keletkeznek hámsejtekből . Egyes gerincesekben regeneráló neurogenezis is bekövetkezett.
Egyéb megállapítások
Bizonyíték van arra, hogy új idegsejtek keletkeznek a felnőtt emlős hippokampusz gyercséjében, amely a tanulás, a motiváció, a memória és az érzelmek szempontjából fontos agyi régió. Egy tanulmány arról számolt be, hogy a felnőtt egér hippocampusában újonnan készített sejtek passzív membrántulajdonságokat, akciós potenciált és szinaptikus bemeneteket mutathatnak, hasonlóan az érett fogazott granulátum sejtekhez. Ezek az eredmények arra engednek következtetni, hogy ezek az újonnan létrehozott sejtek praktikusabb és hasznosabb idegsejtekké érhetnek a felnőtt emlős agyban.