Szubgranuláris zóna - Subgranular zone

A szubgranuláris zóna (patkányagyban). (A) A dentatus gyrus régiói: a hilus, a szubgranuláris zóna (sgz), a szemcsesejt- réteg (GCL) és a molekuláris réteg (ML). Sejteket festettünk a duplekortinra (DCX), egy neuron prekurzor sejtek és éretlen neuronok által expresszált fehérjére. (B) Közeli kép a szubgranuláris zónában, amely a hilus és a GCL között helyezkedik el. Charlotte A. Oomen et al., 2009 tanulmányából.

A szubgranuláris zóna ( SGZ ) a hippocampus agyi régiója, ahol felnőtt neurogenezis fordul elő. A másik fő helye a felnőtt neurogenezis a subventricular zóna (SVZ) az agyban.

Szerkezet

A szubgranuláris zóna egy szűk réteg sejtek között található a szemcsés sejt réteg és hilus a gyrus dentatus . Ezt a réteget többféle sejttípus jellemzi, a legkiemelkedőbb típus a különböző fejlődési szakaszban lévő idegi őssejtek (NSC). Az NSC-k mellett azonban vannak asztrociták , endoteliális sejtek , erek és egyéb komponensek is, amelyek olyan mikrokörnyezetet képeznek, amely támogatja az NSC-ket és szabályozza azok szaporodását, vándorlását és differenciálódását. Ennek a komplex mikrokörnyezetnek a felfedezése és az NSC fejlődésében betöltött döntő szerepe arra késztette egyeseket, hogy neurogén fülkének ” jelöljék . Az SGZ-ben lévő erek fontossága és terjedése miatt gyakran vaszkuláris vagy angiogén fülkének is nevezik.

Idegi őssejtek és neuronok

A neurogén fülke felépítése és jellemzői. Ilias Kazanis et al., 2008 tanulmányából adaptálva.

Az agy sokféle idegsejtből áll , de az SGZ csak egy típust generál: szemcsesejteket - a dentate gyrus (DG) elsődleges gerjesztő neuronjait - amelyekről úgy gondolják, hogy hozzájárulnak olyan kognitív funkciókhoz, mint a memória és a tanulás . A neurális őssejtből a szemcsesejtbe történő progresszió az SGZ-ben a következő sejttípusok nyomon követésével írható le:

  1. Radiális gliasejtek . A radiális gliasejtek az asztrociták egy részhalmaza, amelyeket általában nem idegsejt-támogató sejteknek tekintenek. Az SGZ sugárirányú gliasejtjeinek sejtteste van, amelyek az SGZ-ben találhatók, és függőleges (vagy radiális) folyamatok, amelyek kiterjednek a DG molekularétegébe. Ezek a folyamatok olyan állványként működnek, amelyen az újonnan képződött idegsejtek az SGZ-től a granulátum sejtrétegig tartó rövid távolságra vándorolhatnak. A radiális glia asztrocita morfológiájukban, a glia markerek, például a GFAP kifejeződésébenés az NSC mikrokörnyezet szabályozásában játszott szerepükben. Az asztrociták többségétől eltérően azonban neurogén progenitorként is működnek; valójában széles körben azoknak az idegi őssejteknek tekintik őket, amelyek későbbi neuronális prekurzor sejteket eredményeznek. Vizsgálatok kimutatták, hogy az SGZ radiális glia expresszálja a nestint és a Sox2-t , az idegi őssejtekhez kapcsolódó biomarkereket, és hogy az izolált radiális glia in vitro új neuronokat generálhat. A radiális gliasejtek gyakran aszimmetrikusan osztódnak, osztásonként egy új őssejtet és egy neuronális prekurzor sejtet hoznak létre. Így képesek az önmegújulásra, lehetővé téve számukra az őssejt-populáció fenntartását, miközben egyidejűleg előállítják a későbbi idegsejt prekurzorokat, amelyeket átmenetileg amplifikáló sejtekként ismernek.
  2. Átmeneti módon amplifikáló progenitor sejtek . Az átmenetileg amplifikáló (vagy tranzit-amplifikáló) progenitor sejtek erősen szaporodó sejtek, amelyek gyakran osztódnak és szaporodnak a mitózison keresztül , így "amplifikálják" a rendelkezésre álló prekurzor sejtek készletét. Az NSC fejlődésének egy átmeneti szakaszának kezdetét jelentik, amelyben az NSC-k elkezdik elveszíteni glia jellemzőiket, és több neuronális tulajdonságot vesznek fel. Például az ebbe a kategóriába tartozó sejtek kezdetben expresszálhatnak gliamarkereket, mint például GFAP, és őssejtmarkerek , például nestin és Sox2 , de végül elveszítik ezeket a tulajdonságokat, és elkezdik expresszálni a granulátumsejtekre jellemző markerek, például NeuroD és Prox1 . Úgy gondolják, hogy a kialakulását ezek a sejtek jelentése sorsa-választás a neurális őssejt fejlődését.
  3. Neuroblastok . A neuroblasztok a prekurzor sejtek fejlődésének utolsó szakaszát jelentik, mielőtt a sejtek kilépnek a sejtciklusból, és neuronként azonosítják magukat. Ezeknek a sejteknek a szaporodása korlátozottabb, bár az agyi ischaemia ebben a szakaszban proliferációt indukálhat.
  4. Postmitotikus idegsejtek. Ezen a ponton, a sejtciklusból való kilépés után a sejteket éretlen idegsejteknek tekintjük. A posztmitotikus idegsejtek nagy többsége apoptózison vagy sejthalálon megy keresztül . A túlélők közül néhányan megkezdik a hippokampusz szemcsesejtjeinek morfológiájának fejlesztését, amelyet a dendritek kiterjesztése a DG molekularétegébe és az axonok növekedése a CA3 régióba, majd szinaptikus kapcsolatok kialakulása jellemez. A posztmitotikus idegsejtek egy késői érési fázison is átjutnak, amelyet fokozott szinaptikus plaszticitás és csökkent hosszú távú potencírozási küszöb jellemez . Végül az idegsejtek teljesen beérett szemcsesejtként integrálódnak a hippokampusz áramkörébe.

Asztrociták

Az asztrociták két fő típusa található az SGZ-ben: sugárirányú és a vízszintes asztrociták. A radiális asztrociták szinonimák a korábban leírt radiális glia sejtekkel, és kettős szerepet játszanak mind gliasejtként, mind idegi őssejtként. Nem világos, hogy az egyes radiális asztrociták játszhatnak-e mindkét szerepet, vagy csak bizonyos radiális asztrociták idézhetik elő az NSC-ket. A vízszintes asztrociták nem rendelkeznek sugárirányú folyamatokkal; hanem vízszintesen, a hilus és az SGZ közötti határral párhuzamosan hosszabbítják meg folyamataikat. Ráadásul úgy tűnik, hogy nem generálnak idegsejt-progenitorokat. Mivel az asztrociták szoros kapcsolatban állnak az SGZ számos más sejtjével, jól alkalmazhatók szenzoros és szabályozó csatornákként az neurogenezisben.

Endothel sejtek és erek

Az SGZ-ben lévő ereket szegélyező endoteliális sejtek kritikus elemek az őssejtek önmegújulásának és neurogenezisének szabályozásában. Ezek a sejtek, amelyek a proliferáló neurogén sejtek klasztereinek közvetlen közelében találhatók, kapcsolódási pontokat biztosítanak a neurogén sejtekhez, és olyan diffúz jeleket bocsátanak ki, mint például a vaszkuláris endoteliális növekedési faktor (VEGF), amelyek elősegítik az angiogenezist és a neurogenezist egyaránt . Valójában a vizsgálatok kimutatták, hogy a neurogenezisnek és az angiogenezisnek több közös jelátviteli útja van , ami azt sugallja, hogy az SGZ neurogén sejtjeinek és endoteliális sejtjeinek kölcsönös hatása van egymásra. Az erek hormonokat és más molekulákat hordoznak, amelyek az SGZ sejtjeire hatva szabályozzák a neurogenezist és az angiogenezist.

Hippocampalis neurogenezis

Az SGZ fő feladata a hippocampus neurogenezisének végrehajtása, ez a folyamat, amelynek során új idegsejteket tenyésztenek és funkcionálisan integrálnak a dentate gyrus szemcsés sejtrétegébe. A régóta fennálló hiedelmekkel ellentétben, az SGZ-ben a neurogenezis nemcsak a prenatális fejlődés során, hanem az egész felnőtt életben is előfordul a legtöbb emlősnél, beleértve az embert is.

A neurogenezis szabályozása

Az SGZ idegsejtjeinek önmegújulását, sorsválasztását, proliferációját, migrációját és differenciálódását az SGZ számos jelzőmolekulája szabályozza, köztük számos neurotranszmitter . Például a Notch egy jelző fehérje, amely szabályozza a sorsválasztást, általában az őssejteket önmegújulás állapotában tartja. A neurotrofinok, például az agyból származó neurotróf faktor (BDNF) és az ideg növekedési faktor (NGF) szintén jelen vannak az SGZ-ben, és feltételezik, hogy befolyásolják a neurogenezist, bár a pontos mechanizmusok nem tisztázottak. A Wnt és a csontmorfogén fehérje (BMP) jelátvitel szintén neurogenezis-szabályozó, valamint klasszikus neurotranszmitterek, például glutamát , GABA , dopamin és szerotonin . Az SGZ neurogenezisét különféle környezeti tényezők, például az életkor és a stressz is befolyásolják . A neurogenezis arányának életkorral összefüggő csökkenését következetesen megfigyelik mind a laboratóriumban, mind a klinikán, de a neurogenesis leghatékonyabb környezeti gátlója az SGZ-ben a stressz. Az olyan stresszorok, mint az alváshiány és a pszichoszociális stressz, indukálják a glükokortikoidok felszabadulását a mellékvese kéregéből a keringésbe, ami gátolja az idegsejtek szaporodását, a túlélést és a differenciálódást. Kísérleti bizonyítékok vannak arra, hogy a stressz okozta neurogenezis csökkenése ellensúlyozható antidepresszánsokkal. Más környezeti tényezők, mint például a testmozgás és a folyamatos tanulás, szintén pozitívan befolyásolhatják a neurogenezist, serkentve a sejtek szaporodását a keringésben lévő megnövekedett glükokortikoid szintek ellenére.

Szerep a memóriában és a tanulásban

Az SGZ neurogenezise és a tanulás és a memória , különösen a térbeli memória között kölcsönös kapcsolat áll fenn . Egyrészt a magas neurogenezis mértéke növelheti a memória képességeit. Például a fiatal állatokban a magas neurogenezis és a neuronforgalom lehet az oka annak, hogy képesek gyorsan új emlékeket szerezni és új feladatokat megtanulni. Feltételezzük, hogy az új idegsejtek állandó képződése okozza az újonnan megszerzett emlékek időbeli vonatkozásait. Másrészt a tanulás, különösen a térbeli tanulás, amely a hippocampustól függ, pozitív hatással van a sejtek túlélésére, és fokozott szinaptikus aktivitással és neurotranszmitter felszabadítással indukálja a sejtek proliferációját. Noha további munkára van szükség a hippocampus neurogenezise és az emlékezet közötti kapcsolat megszilárdításához, a hippocampus degeneráció eseteiből egyértelműen kiderül, hogy neurogenezisre van szükség ahhoz, hogy az agy megbirkózzon a külső környezet változásával, és új emlékeket tudjon előállítani idővel helyes módon.

Klinikai jelentőség

Számos neurológiai betegség és rendellenesség mutatkozik az SGZ neurogenezisében. E változások mechanizmusait és jelentőségét azonban még mindig nem teljesen értjük. Például a Parkinson-kórban és az Alzheimer-kórban szenvedő betegeknél a sejtek proliferációja várhatóan csökken. Azonban azok, akik epilepsziát , szélütést vagy gyulladást tapasztalnak, fokozzák a neurogenezist, ami bizonyíték lehet arra, hogy az agy megpróbálja helyrehozni önmagát. E változások mechanizmusainak és következményeinek további meghatározása új terápiákhoz vezethet ezekhez a neurológiai rendellenességekhez. Az SGZ neurogenezisének megismerése szintén segítséget nyújthat a rák mögöttes mechanizmusainak megértésében, mivel a rákos sejtek sok azonos tulajdonsággal rendelkeznek az SGZ differenciálatlan, szaporodó prekurzor sejtjeiben. A prekurzor sejtek elválasztása az SGZ szabályozó mikrokörnyezetétől tényező lehet a rákos daganatok kialakulásában.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek