Neurogeneză - Neurogenesis

Neurogeneza
Journal.pone.0001604.g001 small.jpg
O neurosferă a celulelor stem neuronale din embrionul de șobolan se răspândește într-un singur strat de celule. A) Neurosfera celulelor zonei subventriculare după două zile în cultură. B) Arată neurosfera la patru zile în cultură și celulele care migrează departe. C) Celulele de la periferia neurosferei având în mare parte procese de extindere.
Identificatori
Plasă D055495
Terminologie anatomică

Neurogeneza este procesul prin care celulele sistemului nervos , neuronii , sunt produse de celulele stem neuronale (NSC). Apare la toate speciile de animale, cu excepția poriferelor (bureților) și a placozoarilor . Tipurile de NSC includ celule neuroepiteliale (NEC), celule gliale radiale (RGC), progenitori bazali (BP), precursori neuronali intermediari (INP), astrocite din zona subventriculară și astrocite radiale din zona subgranulară , printre altele.

Neurogeneza este cea mai activă în timpul dezvoltării embrionare și este responsabilă pentru producerea tuturor tipurilor de neuroni ai organismului, dar continuă pe tot parcursul vieții adulte într-o varietate de organisme. Odată născuți, neuronii nu se împart (vezi mitoza ) și mulți vor trăi durata de viață a animalului.

Neurogeneza la mamifere

Neurogeneza dezvoltării

În timpul dezvoltării embrionare, sistemul nervos central al mamiferelor (SNC; creier și măduva spinării ) este derivat din tubul neural , care conține NSC care vor genera ulterior neuroni . Cu toate acestea, neurogeneza nu începe până când nu a fost atinsă o populație suficientă de NSC. Aceste celule stem timpurii sunt numite celule neuroepiteliale (NEC), dar în curând adoptă o morfologie radială foarte alungită și sunt apoi cunoscute sub numele de celule gliale radiale (RGC) s. RGC sunt celulele stem primare ale SNC mamiferelor și se află în zona ventriculară embrionară , care se află adiacent cavității centrale umplute cu lichid ( sistemul ventricular ) al tubului neural . După proliferarea RGC, neurogeneza implică o diviziune celulară finală a RGC părinte, care produce unul dintre cele două rezultate posibile. În primul rând, acest lucru poate genera o subclasă de progenitori neuronali numiți precursori neuronali intermediari (INP), care se vor împărți de una sau mai multe ori pentru a produce neuroni. Alternativ, neuronii fiice pot fi produși direct. Neuronii nu formează imediat circuite neuronale prin creșterea axonilor și a dendritelor. În schimb, neuronii nou-născuți trebuie să migreze mai întâi pe distanțe lungi către destinațiile lor finale, maturizându-se și în cele din urmă generând circuite neuronale. De exemplu, neuronii născuți în zona ventriculară migrează radial către placa corticală , unde neuronii se acumulează pentru a forma cortexul cerebral . Astfel, generarea de neuroni are loc într-un compartiment tisular specific sau „nișă neurogenă” ocupată de celulele stem părinte.

Rata neurogenezei și tipul de neuron generat (în general, excitator sau inhibitor) sunt determinate în principal de factori moleculari și genetici. Acești factori includ în special calea de semnalizare Notch și multe gene au fost legate de reglarea căii Notch . Genele și mecanismele implicate în reglarea neurogenezei fac obiectul unor cercetări intensive în mediile academice, farmaceutice și guvernamentale din întreaga lume.

Timpul necesar pentru a genera toți neuronii SNC variază foarte mult între mamifere, iar neurogeneza creierului nu este întotdeauna completă până la momentul nașterii. De exemplu, șoarecii suferă neurogeneză corticală de la aproximativ ziua embrionară (ziua post-concepțională) (E) 11 la E17 și se nasc la aproximativ E19,5. Dihorii se nasc la E42, deși perioada lor de neurogeneză corticală nu se încheie decât la câteva zile după naștere. În schimb, neurogeneza la om începe în general în jurul săptămânii gestaționale (GW) 10 și se termină în jurul GW 25 cu nașterea aproximativ GW 38-40.

Modificarea epigenetică

Pe măsură ce se dezvoltă dezvoltarea embrionară a creierului mamiferelor , progenitorul neuronal și celulele stem trec de la diviziuni proliferative la diviziuni diferențiative . Această progresie duce la generarea de neuroni și glia care populează straturile corticale . Modificările epigenetice joacă un rol cheie în reglarea expresiei genelor în diferențierea celulară a celulelor stem neuronale . Modificările epigenetice includ metilarea citozinei ADN pentru a forma 5-metilcitozina și demetilarea 5-metilcitozinei . Aceste modificări sunt esențiale pentru determinarea sorții celulare în creierul mamiferelor în curs de dezvoltare și adult.

Metilarea citozinei ADN este catalizată de ADN metiltransferazele (DNMT) . Demetilarea metilcitozinei este catalizată în mai multe etape de enzimele TET care efectuează reacții oxidative (de exemplu, 5-metilcitozină la 5-hidroximetilcitozină ) și enzime ale căii de reparare a exciziei ADN bazei (BER).

Neurogeneza adultului

Neurogeneza poate fi un proces complex la unele mamifere. La rozătoare, de exemplu, neuronii din sistemul nervos central provin din trei tipuri de celule stem neuronale și celule progenitoare: celule neuroepiteliale, celule gliale radiale și progenitori bazali, care trec prin trei divizii principale: diviziune simetrică proliferativă; diviziune neurogenă asimetrică; și diviziune neurogenă simetrică. Dintre toate cele trei tipuri de celule, celulele neuroepiteliale care trec prin diviziuni neurogene au un ciclu celular mult mai extins decât cele care trec prin diviziuni proliferative, cum ar fi celulele gliale radiale și progenitorii bazali. La om, s- a demonstrat că neurogeneza adulților apare la niveluri scăzute comparativ cu dezvoltarea și în doar două regiuni ale creierului: zona subventriculară adultă (SVZ) a ventriculilor laterali și girusul dentat al hipocampului ; deși cercetări mai recente (2020) confirmă neurogeneza adulților în tot creierul.

Zona subventriculară

La multe mamifere, inclusiv la rozătoare, bulbul olfactiv este o regiune a creierului care conține celule care detectează mirosul , având integrarea neuronilor adulți, care migrează de la SVZ a striatului la bulbul olfactiv prin fluxul migrator rostral (RMS). Neuroblastele migratoare din bulbul olfactiv devin interneuroni care ajută creierul să comunice cu aceste celule senzoriale. Majoritatea acestor interneuroni sunt celule granulare inhibitoare , dar un număr mic sunt celule periglomerulare . La SVZ adult, celulele stem neuronale primare sunt mai degrabă astrocite SVZ decât RGC. Majoritatea acestor celule stem neuronale adulte stau latente la adult, dar ca răspuns la anumite semnale, aceste celule latente sau celule B trec printr-o serie de etape, producând mai întâi celule proliferante sau celule C. Celulele C produc apoi neuroblaste , sau celule A, care vor deveni neuroni.

Hipocamp

Neurogeneza semnificativă apare și în perioada adultă în hipocampul multor mamifere, de la rozătoare la unele primate , deși existența sa la omul adult este dezbătută. Hipocampul joacă un rol crucial în formarea de noi amintiri declarative și s-a teoretizat că motivul pentru care sugarii umani nu pot forma amintiri declarative se datorează faptului că sunt încă supuși unei neurogeneze extinse în hipocamp și circuitele lor generatoare de memorie sunt imature. S-a raportat că mulți factori de mediu, cum ar fi exercițiile fizice, stresul și antidepresivele, modifică rata neurogenezei în hipocampul rozătoarelor. Unele dovezi indică faptul că neurogeneza postnatală în hipocampul uman scade brusc la nou-născuți pentru primul sau doi ani după naștere, scăzând la „niveluri nedetectabile la adulți”.

Neurogeneza în alte organisme

Neurogeneza a fost caracterizată cel mai bine în organismele model, cum ar fi musca fructelor Drosophila melanogaster . Neurogeneza în aceste organisme apare în regiunea cortexului medular al lobilor lor optici. Aceste organisme pot reprezenta un model pentru analiza genetică a neurogenezei adulte și a regenerării creierului. Au fost cercetări care discută despre modul în care studiul „celulelor progenitoare receptive la deteriorare” din Drosophila poate ajuta la identificarea neurogenezei regenerative și la modul de a găsi noi modalități de a crește reconstrucția creierului. Recent, s-a făcut un studiu pentru a arăta cum a fost identificată „neurogeneza adulților cu nivel scăzut” în Drosophila, în special în regiunea cortexului medular, în care precursorii neuronali ar putea crește producția de noi neuroni, făcând ca neurogeneza să apară. În Drosophila, semnalizarea Notch a fost descrisă mai întâi, controlând un proces de semnalizare de la celulă la celulă numit inhibiție laterală , în care neuronii sunt generați selectiv din celulele epiteliale . La unele vertebrate s-a dovedit că apare și neurogeneza regenerativă.

Alte descoperiri

Există dovezi că neuronii noi sunt produși în girusul dentat al hipocampului adult de mamifere, regiunea creierului importantă pentru învățare, motivație, memorie și emoție. Un studiu a raportat că celulele nou fabricate în hipocampul șoarecelui adult pot afișa proprietăți de membrană pasivă, potențiale de acțiune și intrări sinaptice similare cu cele găsite în celulele granule dentate mature. Aceste descoperiri au sugerat că aceste celule nou fabricate se pot matura în neuroni mai practici și mai utili în creierul adult de mamifere.

Vezi si

Referințe

linkuri externe