 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
контроль за фенотипом нейронов в ПНС
Сходны ли механизмы, определяющие судьбу клеток в ПНС позвоночных с механизмами, определяющими развитие ЦНС? Например, какую роль играют происхождение клеток, время их образования и локальные сигналы в определении пути развития периферических нейронов и глиальных клеток? Запрограммированы ли клетки-предшественницы на формирование клеток определенного типа, например клеток автономной, а не сенсорной системы, или на использование этими клетками ацетилхолина, а не норадреналина, в качестве трансмиттера?
Подобные вопросы изучались в нервной системе цыплят и перепелок Ле Дуарином, Вестоном и другими69· 70). В эмбрионе позвоночных клетки нервного гребня, расположенные в разных местах вдоль нервной оси, образуют различные типы клеток ПНС (рис. 23.15А). Для изучения того, определен ли фенотип клеток, развивающихся из нервно-
Глава 23. Развитие нервной системы 541
| Рис. 23.15. Судьба клеток нервного гребня определяется окружением. (А) Клетки нервного гребня образуют большое количество различных периферических ганглиев. Ресничный ганглий образован клетками из мезенцефального нервного гребня. Ганглий Ремака и кишечные ганглии тонкой кишки образуются из клеток вагальной (сомиты 1-7) и люмбосакральной (каудальнее S28) областей нервного гребня. Ганглии симпатической цепочки происходят из всех областей нервного гребня каудальнее S5. Надпочечник заселяется клетками нервного гребня из S18-S24. (В) Если клетки нервного гребня из S18-S24, которые должны образовать надпочечник, пересадить от донора-перепелки в вагальную или люмбосакральную область эмбриона цыпленка, они будут следовать пути развития, характерному для своего нового положения и заселят ганглий Ремака или кишечный ганглий тонкой кишки. Fig. 23.15. The Fate of a Neural Crest Cell is determined by environmental cues. (A) Neural crest cells give rise to a variety of peripheral ganglia. The ciliary ganglion is formed by cells from the mesencephalic neural crest. The ganglion of Remak and the enteric ganglia of the gut are formed by cells from the vagal (somites 1-7) and lumbosacral (caudal to S28) regions of the neural crest. The ganglia of the sympathetic chain are derived from all regions of trie neural crest caudal to S5. The adrenal medulla is populated by crest cells from S18-S24. (B) If crest cells from S18-S24, which are destined to form the adrenal medulla, are transplanted from a quail donor to the vagal or lumbosacral region of a host chick embryo, they will adopt the fate appropriate to their new location and populate the ganglion of Remak and the enteric ganglia of the gut. (After Le Douarin, 1986.) | 
|
гогребня, уже на ранних стадиях развития или он может изменяться при перемещении клеток в другое место вдоль нервной оси, Ле Дуарин пересаживал клетки из одного региона нервного гребня в другой регион эмбрионахозяина и затем исследовал развитие пересаженных клеток. В этих экспериментах клетки доноры брались из эмбриона перепелки и затем имплантировались в эмбрион-хозяин цыпленка таким образом, чтобы пересаженные клетки можно было различить по очевидным цитологическим отличиям между клетками перепелки и цыпленка (рис. 23.15В). После пересадки клетки куропатки развивались согласно своему новому расположению. Например, клетки, взятые из области, которая при нормальном развитии образовывала надпочечник, вместо этого образовывали иннервацию кишечника.
Близким вопросом является то, определен ли фенотип клеток нервного гребня до того, как клетки мигрируют прочь от нервной трубки или после того, как они достигнут своего окончательного месторасположения на периферии. Ответ на этот вопрос получен в исследованиях клеток нервного гребня, выделенных из одного периферического месторасположения: предшественника (primordiurn) надпочечника эмбриона млекопитающих71). В культуре эти клетки образуют либо хромаффинные клетки, либо клетки мозгового вещества надпочечников, либо адренергические симпатические нейроны. Глюкокортикоиды (синтезируемые клет-
542 Раздел IV. Развитие нервной системы
|
| Рис. 23.16. Определение направления развития клеток нервного гребня, образующих симпатоадреналовую (SA) систему. Плюрипотентные клетки нервного гребня образуют бипотентные SA клетки-предшественники. Судьба SA клеток-предшественников зависит от сигналов извне. SA клетки-предшественники, которые мигрируют в область надпочечника, подвергаются влиянию глюкокортикоидов, ингибирующих нервную дифференцировку и способствующих дифференцировке их в хромаффинные клетки. Альтернативным образом, SA клетки-предшественницы, которые мигрируют в область развивающейся симпатической цепочки, подвергаются воздействию основного фактора роста фибробластов, который приводит к экспрессии ФРН в SA предшественниках. Последующее действие ФРН приводит к тому, что клетки, нечувствительные к дифференцировке в ответ на глюкокортикоиды, начинают дифференцироваться в симпатические нейроны. Fig. 23.16. Cell Fate Determination in the neural crest sympathoadrenal (SA) lineage. Pluripotent neural crest cells give rise to bipotent SA progenitor cells. The fate of SA progenitor cells depends on environmental signals. SA progenitors that migrate to the region of the adrenal medulla are exposed to glucocorticoids, which inhibit neural differentiation and induce chromaffin cell differentiation. Alternatively, SA progenitor cells that migrate to the region of the developing sympathetic chain are exposed to basic fibroblast growth factor (bFGF), which induces the expression of nerve growth factor (NGF) receptors in the SA progenitors. Subsequent exposure to NGF renders the cells insensitive to glucocorticoid-induced differentiation and induces them to differentiate as sympathetic neurons. |
ками коры надпочечника) вызывают экспрессию ферментов, специфических для хромаффинных клеток (рис. 23.16). И наоборот, два белка, присутствующие в местах образования симпатических ганглиев, называемые основной фактор роста фибробластов (basic fibroblast growth factor, bFGF) и фактор роста нерва (nerve growth factor, NGF), в культуре клеток вызывают дифференцировку клеток-предшественниц в симпатические нейроны. Таким образом, фенотип клеток нервного гребня может быть определен после того, как они мигрировали прочь от нервной трубки, при помощи факторов, находящихся на периферии.
Выбор трансмиттера в ΠНС
При пересаживании клеток нервного гребня в относительно раннем периоде их дальнейшее развитие может изменяться вплоть до того, что они могут в дальнейшем использовать абсолютно другой трансмиттер, например ацетилхолин, вместо норадреналина. В некоторых случаях такая смена медиатора происходит в ходе нормального развития. Например, симпатические нейроны, иннервирующие потовые железы, изначально синтезируют норадреналин, но в период между второй — третьей неделями постнатального развития факторы, выделяемые железой, приводят к тому, что они начинают вырабатывать ацетилхолин72). На более поздних стадиях клетки нервного гребня становятся уже слишком зрелыми и теряют способность менять свою дифференцировку в соответствии с изменениями окружающей среды.
Изучение механизма смены трансмиттера проводилось на культурах клеток симпатических ганглиев. Когда нейроны выделялись из верхнего шейного ганглия новорожденного
Глава 23. Развитие нервной системы 543
| Рис. 23.17. Отдельные нейроны симпатических ганглиев способны выделять как ацетилхолин, так и норадреналин в синапсах на культуре клеток сердца. (А) Микрокультура, содержащая отдельные симпатические нейроны, выращенные на островке клеток сердечной мышцы. (В) Короткая серия импульсов в нейроне (10 Гц, показано в виде отклонений нижней записи) вызывает ингибирование спонтанной активности миоцита из-за высвобождения АХ (верхняя запись). (С) Добавление атропина (10--7 М) блокирует тормозный холинергический ответ, что приводит к проявлению возбуждающего эффекта, вызванного высвобождение норадреналина. Fig. 23.17. Single Neurons from Sympathetic Ganglia Can Release Both Acetylcholine and Norepinephrine at synapses on heart cells in culture. | 
(A) A microculture containing a single sympathetic neuron grown on an island of cardiac muscle cells. (B) A brief train of impulses in the neuron (10 Hz, deflection of lower trace) produced inhibition of spontaneous myocyte activity due to release of ACh (upper trace). (C) Addition of atropine (10~7 M) blocked the inhibitory cholinergic response, revealing an excitatory effect which is due to the release of norepinephrine. (After Furshpan et al., 1976.)
|
крысенка и вырашивались в культуре в отсутствие клеток других типов, они все содержали фермент тирозингидроксилазу, синтезировали и образовывали запасы катехоламинов73). Однако, если нейроны вырашивались в присутствии определенных типов ненейрональных клеток, таких как клетки сердечной мышцы или потовых желез, нейроны постепенно переставали синтезировать катехоламины и начинали синтезировать вместо этого фермент холинацетилтрансферазу и ацетилхолин74). Для того, чтобы окончательно установить, что подобные изменения возможны в одиночных нейронах, они культивировались на микроостровках клеток миокарда (рис. 23.17)75). Нейроны быстро вытягивали свои отростки и образовывали синаптические контакты с клетками миокарда. Сначала эти синапсы были чисто адренергическими, затем, по прошествии нескольких дней, клетки начинали выделять вместе норадреналин и ацетилхолин. В конечном счете передача становилась полностью холинергической.
Фактор, который вызывал холинергическую дифференцировку симпатических нейронов, был выделен из среды клеток сердца и клонирован76). Оказалось, что это фактор ингибирующий развитие лейкемии (leukemia inhibitory factor, LIF), белок, который ранее был описан по его способности индуцировать дифференцировку клеток иммунной системы. Два других близких цитокина, цилиарный нейротрофический фактор (ciliary neurotrophic factor, CNTF) и кардиотрофин-1, как было обнаружено, вызывают сходные эффекты в культуре нейронов72). Все эти три фактора активируют рецепторный комплекс (называемый LlFR/3-gpl30 рецептор), блокирование которого угнетает развитие холинергических свойств нейронов, культивируемых вместе с клетками потовых желез. Однако иннервация потовых желез у мутантных мышей, не имеющих L1F и CNTF, формируется нормально, а результаты других экспериментов заставляют предположить, что кардиотрофин-1 не является фактором, который может вызывать переключение в клеточной иннервации потовых желез in vivo. Хотя еще не описано генетическое выключение всех трех генов, вполне возможно, что скоро будет описан новый, еще не идентифицированный фак-
544 Раздел IV. Развитие нервной системы
| 
|
| Рис. 23.18. Морфология конусов роста. (А) Конус роста в интерференционном микроскопе. (В) Флуоресцентная микрофотография, показывающая распределение филамент ного актина, визуализируемого вместе со связанным с родамином фаллоидином. Актиновые филаменты ориентированы в виде филоподий, или микроспайков, на периферии от конусов роста; случайным образом ориентированные филаменты часто концентрируются вокруг центрального домена (показано стрелкой). (С) Распределение микротрубочек, визуализированное при помощи антитубулиновых антител и вторичных антител, связанных с флуоресцеином. Микротрубочки сконцентрированы в аксоне. Большинство из них прерывается на центральном домене конуса роста; некоторые (показано стрелкой) направляются к границам конуса роста (показано звездочками). Fig. 23.18. The Morphology of Growth Cones. (A) Growth cone observed by differential interference contrast microscopy. (B) Fluorescence micrograph showing the distribution of filamentous actin visualized with rhodamineconjugated phalloidin. Actin filaments align with filopodia, or microspikes, in the periphery of the growth | 
cone--randomly oriented filaments are often concentrated near the central domain (arrow). (C) Microtubule distribution visualized with antitubulin antibodies and fluorescein-conjugated secondary antibodies. Microtubules are concentrated in the axon. Most terminate in the central domain of the growth cone; some (arrowhead) extend toward the growth cone margin (asterisks). (After Forscher and Smith, 1988; micrographs kindly provided by S.3. Smith.)
|
тор потовых желез, являющийся лигандом для LIFR b -gpl30 рецептора.
§ 4. Рост аксона
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: