Молекулы адгезии клетки и внеклеточного матрикса и рост аксона

Молекулы клеточной адгезии управляют ростом аксона, обеспечивая наиболее благоприятное окружение для вытягивания конуса роста. Клеточные молекулы адгезии представляют собой трансмембранные или связанные с мембраной гликопротеины. Фрагменты этих макромолекул во многом гомологичны постоянным фрагментам иммуноглобулинов. Эти молекулы обеспечивают адгезию клеток друг к другу посредством связей между гликопротеинами. Дополнительно присутствующей везде молекулой клеточной адгезии является молекула N-кадгерина, которая обеспечивает кальций-зависимую адгезию между клетками.

В культуре клеток синтез N-кадгерина приводит к их агрегации, вытягиванию аксонов в сторону клеточных субстратов, а также соединению отдельных растущих аксонов в пучки (фасцикулы, fascicles). Стимуляция роста аксонов молекулами клеточной адгезии не обеспечивается просто «липкостью» субстрата; она управляется активацией рецепторов, связанных с тирозинкиназой, например рецептора к фактору роста фибробластов (fibroblast growth factor, FGF). Рецептор FGF включает внутриклеточный каскад, связанный с фосфорилированием тирозина, что приводит к удлинению аксона. Исследования при помощи специальных блокирующих антител показывают, что конусы роста редко используют только один субстрат для своего движения; несколько типов молекул адгезии клетки и внеклеточного матрикса могут обеспечивать рост нервных отростков у определенных типов нейронов. Например, для полного ингибирования роста аксонов в сторону шванновской клетки необходимо применять одновременно антитела к нескольким факторам роста.

Итак, рост аксона, его движение вдоль клеток определяется различными ростовыми и ингибирующими факторами, которые синтезируются клетками и встраиваются в их мембраны., но каким же образом регулируется направление роста аксонов? В этой проблеме пока больше вопросов, чем ответов, хотя некоторые факты уже можно считать установленными. Оказалось, что когда расстояние между телом нейрона и его мишенью очень короткое конусы роста аксонов следуют по градиенту концентрации некоторых молекул, вырабатываемых клетками-мишенями.

В противоположность этому, способность аксонов, например, спинальных мотонейронов расти в направлении конечностей не зависит от наличия мышечной клетки-мишени. Это было показано путем удаления в раннем периоде сомита, из которого развивается мускулатура конечностей. Аксоны мотонейронов направляются нормально из спинного мозга, врастают в конечность и образуют мышечные нервы, даже в отсутствие мышцы. Таким образом, факторы, которые управляют ростом аксонов мотонейронов к определенной мишени на конечности, не выделяются мышцами, с которыми аксоны в конечном итоге образуют связи. Когда дистанция от нейрона до его цели составляет больше чем несколько сотен микрон, его путь обозначен специальными промежуточными целями. Например, конус роста, идущий от сенсорной клетки конечностей у развивающегося кузнечика, делает несколько резких поворотов на своем пути в ЦНС). Эти повороты происходят в тот момент, когда конус роста касается так называемых клеток-ориентиров. Такое поведение указывает на наличие взаимодействия с клетками-ориентирами, ответственными за перенаправление конусов роста. Этими клетками чаше всего являются незрелые нейроны. Эти взаимодействия можно продемонстрировать при помощи удаления клеток-ориентиров лучом лазера до того, как их достигнет конус роста. В этом случае не происходит соответствующего изменения в траектории движения конуса роста. Установлено, что аксоны образуют кратковременные синаптические контакты с клетками-ориентирами во время развития. Например, аксоны нейронов из ядра ЛКТ в зрительной системе млекопитающих достигают развивающуюся корковую пластинку раньше, чем образуются их синаптические мишени - пирамидные клетки слоя 4. Поэтому аксоны ядра ЛКТ образуют синапсы с нейронами подпластинки, которые образуются в раннем эмбриогенезе. Нейроны подпластинки лежат под развивающейся корковой пластинкой, и им суждено исчезнуть вскоре после рождения. Через нескольких недель, когда пирамидные клетки слоя 4 достигают своего месторасположения в коре, аксоны из ЛКТ разрывают свои связи с нейронами подпластинки и направляются в кору, чтобы образовать связи, характерные для взрослого животного. Если нейроны подпластинки удалить в раннем периоде развития местной аппликацией нейротоксинов, аксоны ядра ЛКТ прорастают за пределы развивающейся зрительной коры и не могут образовать синаптических связей со своими мишенями.

Поиск по сайту: