WikiDer > Обонятельная обволакивающая клетка

Olfactory ensheathing cell
Нейроглия головного мозга проявляется Метод Гольджи

Обонятельные обволакивающие клетки (ОИК), также известный как обонятельная оболочка глии или же обонятельные оболочки глиальных клеток, являются разновидностью макроглия (радиальная глия) найдено в нервная система. Они также известны как обонятельный Шванновские клетки, потому что они скрывают не-миелинизированный аксоны из обонятельные нейроны аналогично тому, как клетки Шванна покрывают немиелинизированные периферические нейроны. Они также обладают общим свойством способствовать регенерации аксонов.

ОИК способны фагоцитозирование аксональный мусор in vivo, и in vitro они фагоцитируют бактерии. Обонятельная глия, которая выражает противомикробный фермент лизоцим (LYZ), как полагают, играют важную роль в иммунная защита в слизистая оболочка, куда нейроны напрямую подвергаются воздействию внешней среды.

OEC были успешно протестированы в экспериментальной регенерации аксонов у взрослых крыс с травматическое повреждение спинного мозга, и клинические испытания в настоящее время проводятся для получения дополнительной информации о травмах спинного мозга и других нейродегенеративный болезни.

Источник

Эмбриональное развитие в центральной нервной системе

в периферическая нервная система ОИК рассредоточены в обонятельный эпителий и обонятельный нерв. в Центральная нервная система, OEC находятся в пределах двух внешних слоев обонятельная луковица. Во время развития примитивные обонятельные нейроны расширяют свои аксоны от обонятельная плакода, сквозь мезенхима, по направлению к конечному пузырю.[1] После достижения конечный пузырекнебольшой слой клеток и аксонов покрывает пузырек. Обонятельные аксоны вторгаются в базальная пластинка из глия лимитанс и обонятельная луковица для создания обонятельного нерва и слои клубочков. Часть эпителиальных мигрирующих предшественников дает обонятельную обволакивающую глию, которая населяет обонятельный нерв и слои клубочков.[1] ОИК и астроциты взаимодействовать друг с другом, чтобы сформировать новый глия лимитанс.[1] OECs отличаются от других глии по своему происхождению, поскольку они присутствуют в периферической нервной системе, а также в центральной нервной системе. Они также образуются на пучках аксонов обонятельных сенсорных нейронов способом, отличным от миелинизация.

Функции

ОЭК - это радиальная глия, которая выполняет множество функций. Внутри обонятельной системы они фагоцитируют остатки аксонов и мертвые клетки. Когда культурный в чашка Петри (in vitro) они фагоцитируют бактерии. Многочисленные исследования показали, что КОК могут помочь в лечении повреждение спинного мозга (SCI) из-за их регенерирующих свойств в периферической нервной системе и их присутствия в центральной нервной системе.[2] Также известно, что OEC поддерживают обонятельные аксоны и направляют их, прорастают через глиальные рубцы и секретируют множество нейротрофические факторы.[3]

OECs экспресс глиальные маркеры Такие как глиальный фибриллярный кислый белок, s100, и стр.75, и радиальные глиальные маркеры, такие как нестин и виментин, что может в дальнейшем помочь исследователям понять особенности маркировки этих специализированных глии.

Регенерация обонятельной системы

План обонятельных нейронов

Млекопитающее обонятельная система необычен тем, что он имеет способность непрерывно регенерировать свои нейроны в зрелом возрасте.[4] Эта способность связана с обонятельной оболочкой глии. Новый нейроны обонятельных рецепторов должны проецировать свои аксоны через центральную нервную систему на обонятельная луковица чтобы быть функциональным. Рост и регенерация обонятельных аксонов может быть приписана OEC, поскольку они образуют пучки, через которые аксоны растут из периферической нервной системы в центральную нервную систему.[5] Обонятельные рецепторные нейроны имеют среднюю продолжительность жизни 6-8 недель и, следовательно, должны быть заменены клетками, дифференцированными от стволовых клеток, которые находятся в слое у основания ближайшего эпителия. Аксональный рост определяется глиальным составом и цитоархитектурой обонятельной луковицы в дополнение к присутствию OEC.[4]

Считается, что OEC частично ответственны за нейрогенез первичных обонятельных нейронов через процессы фасцикуляция, сортировка ячеек, и нацеливание на аксоны.[6]

Роль в травмах спинного мозга

Травматическое повреждение спинного мозга вызывает необратимую потерю моторных и сенсорных функций в центральной нервной системе, называемую параплегия или же тетраплегия исходя из места травмы. Другие вредные эффекты могут иметь место в дыхательная система и почечная система в результате травмы. В отличие от периферической нервной системы, центральная нервная система не может восстанавливать поврежденные аксоны, поэтому ее синаптические связи теряются навсегда. Текущее лечение ограничено, а основные потенциальные методы либо спорны, либо неэффективны. Исследования, проводившиеся еще в 1990-х годах, начали изучение обонятельной системы млекопитающих, в частности крыс, чтобы лучше понять процессы регенерации аксонов и нейрогенез, и возможное внедрение этих клеток на место повреждения спинного мозга.

Трансплантация OEC в спинной мозг стала возможным методом лечения повреждений спинного мозга и других нервных заболеваний на животных моделях. В нескольких недавних исследованиях сообщалось, что предотвращение ингибирования OEC представит однородную популяцию клеток в спинном мозге, создав среду, в которой могут быть восстановлены поврежденные аксоны. В октябре 2014 г. польский пожарный Дарек Фидыка стал первым пациентом с параличом нижних конечностей, который восстановил подвижность после трансплантации ОЭК.[7][8]

OEC похожи на клетки Шванна в том, что они обеспечивают активацию низкоаффинного Рецептор NGF p75 после травмы; однако, в отличие от клеток Шванна, они производят более низкие уровни нейротрофины. Несколько исследований показали, что OEC могут поддерживать регенерацию поврежденных аксонов, но эти результаты часто невозможно воспроизвести.[4] Несмотря на это, ОЭК были тщательно исследованы в отношении травм спинного мозга, боковой амиотрофический склероз, и другие нейродегенеративные заболевания. Исследователи предполагают, что эти клетки обладают уникальной способностью ремиелинизировать поврежденные нейроны.[9]

Модифицированная пептидами геллановая камедь и OEC

Трансплантация стволовых клеток был идентифицирован как еще одна возможная терапия для регенерации аксонов в центральной нервной системе путем доставки этих клеток непосредственно к месту повреждения спинного мозга. Как OEC, так и нервные стволовые / предшественники (NSPC) были успешно трансплантированы в центральную нервную систему взрослых крыс и дали положительные или нейтральные результаты в качестве метода нейрогенеза и регенерации аксонов; однако ни один из методов не показал долгосрочных положительных эффектов, поскольку выживаемость клеток после трансплантации обычно составляет менее 1%.[3] Неспособность этих клеток сохраняться после трансплантации является результатом воспаление, неспособность достаточного матрикса к процветанию и созданию однородной популяции клеток или миграционный ответ клеток, необходимый для полного восстановления участка повреждения. Еще одна актуальная проблема выживания клеток - это использование надлежащих биоматериалы доставить их к месту травмы.

В одном исследовании изучалось использование модифицированного пептидом геллановая камедь в качестве биоматериала с ОЭК и нервные стволовые клетки / клетки-предшественники чтобы обеспечить среду, которая позволит этим клеткам выжить после трансплантации.[3] Гидрогель геллановой камеди можно вводить в минимальную инвазивный способ и одобрен FDA как пищевая добавка из-за его химической структуры. Геллановая камедь была модифицирована несколькими фибронектин-производные пептидные последовательности, поэтому трансплантируемые клетки обладают свойствами, близкими к свойствам нативной ткани в внеклеточный матрикс.[3] Имитируя нативную ткань, клетки доставки с меньшей вероятностью будут отторгаться организмом, а биологические функции, такие как клеточная адгезия и рост, будут усилены за счет взаимодействий между клетками и клетками. Чтобы определить возможность повышения жизнеспособности клеток OEC и NPSC, обе клетки были совместно выращенный в прямом контакте друг с другом, вместе с геллановой камедью, модифицированной пептидами.[3]

Эксперимент продемонстрировал, что адгезия, пролиферация и жизнеспособность NSPC значительно увеличиваются при использовании модифицированной пептидом геллановой камеди в качестве устройства для трансплантации по сравнению с контрольным геллановым камнем.[3] Кроме того, совместное культивирование OEC и NSPC показывает большую выживаемость клеток по сравнению с выживаемостью клеток только NSPC. Результаты свидетельствуют о том, что этот метод трансплантации клеток является потенциальной стратегией восстановления повреждений спинного мозга в будущем.

Побочные эффекты трансплантации клеток

Исследование показало, что трансплантация клеток может вызвать повышение температуры тела человека с более старой травмой спинного мозга. В этом эксперименте температура тела пациентов была повышена до умеренной. высокая температура после трансплантации и длилась примерно 3–4 дня. Тем не менее, исследование предоставляет доказательства того, что даже перенесенные травмы спинного мозга могут выиграть от неврологического функционального восстановления, которое трансплантация стволовых клеток может обеспечить в будущем.[10]

Известно также, что трансплантация стволовых клеток вызывает токсичность и болезнь трансплантат против хозяина (РТПХ). Апоптотические клетки вводили одновременно с гемопоэтическими стволовыми клетками в экспериментальных моделях трансплантации в ожидании улучшения результата.[11] В результате комбинация предотвращает аллоиммунизация, регулирует Регуляторные Т-клетки (супрессорные Т-клетки) и снижает тяжесть РТПХ.[11]

Восприимчивость к инфекции

OEC имеют свойства, аналогичные свойствам астроциты,[12] оба из них были идентифицированы как подверженные вирусной инфекции.[9][12]

Маркировка OEC

Частицы оксида железа для МРТ

Поскольку трансплантация стволовых клеток становится все более распространенным средством лечения травматического повреждения спинного мозга, многие процессы между начальным и конечным результатом необходимо решать и повышать эффективность. Маркируя OEC, эти ячейки можно отслеживать с помощью магнитно-резонансная томография (МРТ) устройство при рассредоточении в центральной нервной системе[13] В недавнем исследовании использовался новый тип микронные частицы оксида железа (MPIO) для маркировки и отслеживания этих опосредованных транспортом клеток с помощью МРТ.[13] В результате эксперимента эффективность маркировки OEC составила более 90% с MPIO. инкубация время всего 6 часов, не влияя распространение клеток, миграция и жизнеспособность.[13] MPIO также были успешно трансплантированы в стекловидное тело тело глаз взрослых крыс, предоставляя первый подробный протокол для эффективного и безопасного MPIO-маркировки OEC для их неинвазивного отслеживания МРТ в реальном времени для использования в исследованиях восстановления центральной нервной системы и регенерации аксонов.[13]

Субпопуляции

Были идентифицированы две отдельные субпопуляции OEC.[14] с высокой или низкой экспрессией на клеточной поверхности рецептор фактора роста нервов с низким сродством (стр75).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Рамон-Куэто А., Авила Дж. (Июнь 1998 г.). «Обонятельная глия: свойства и функции». Бюллетень исследований мозга. 46 (3): 175–87. Дои:10.1016 / s0361-9230 (97) 00463-2. PMID 9667810.
  2. ^ Ночентини С., Региненси Д., Гарсия С., Карулла П., Морено-Флорес М. Т., Вандоселл Ф. и др. (Май 2012 г.). «Миелин-ассоциированные белки блокируют миграцию обонятельных обволакивающих клеток: исследование in vitro с использованием трекинга отдельных клеток и микроскопии силы тяги». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 69 (10): 1689–703. Дои:10.1007 / s00018-011-0893-1. HDL:2445/36438. PMID 22205212.
  3. ^ а б c d е ж Сильва Н.А., Кук М.Дж., Там Р.Й., Соуза Н., Сальгадо А.Дж., Рейс Р.Л., Шойчет М.С. (сентябрь 2012 г.). «Эффекты модифицированной пептидом геллановой камеди и обонятельных клеток глии на судьбу нервных стволовых / клеток-предшественников». Биоматериалы. 33 (27): 6345–54. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2012.05.050. HDL:1822/20032. PMID 22698724.
  4. ^ а б c Руйтенберг М.Дж., Вукович Дж., Сарич Дж., Басфилд С.Дж., Завод GW (март – апрель 2006 г.). «Обонятельные обволакивающие клетки: характеристики, генная инженерия и терапевтический потенциал». Журнал нейротравмы. 23 (3–4): 468–78. Дои:10.1089 / neu.2006.23.468. PMID 16629630.
  5. ^ Чехрехаса Ф., Экберг Дж. А., Линебург К., Амайя Д., Маккей-Сим А., Сент-Джон Дж. А. (февраль 2012 г.). «Две фазы замещения пополняют популяцию обонятельных обволакивающих клеток после травмы у постнатальных мышей». Глия. 60 (2): 322–32. Дои:10.1002 / glia.22267. HDL:10072/45582. PMID 22065423.
  6. ^ Windus LC, Lineburg KE, Scott SE, Claxton C, Mackay-Sim A, Key B, St John JA (май 2010 г.). «Ламеллиподии опосредуют гетерогенность взаимодействий центральных обонятельных обволакивающих клеток». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 67 (10): 1735–50. Дои:10.1007 / s00018-010-0280-3. PMID 20143249.
  7. ^ Куинн Б. (21 октября 2014 г.). «Парализованный Дарек Фидика снова ходит после новаторской операции». Хранитель. Получено 14 февраля 2015. [Фидика], который считается первым человеком в мире, оправившимся от полного перерыва спинномозговых нервов, теперь может ходить с рамой и смог возобновить самостоятельную жизнь, вплоть до вождения автомобиля. в то время как ощущения вернулись к его нижним конечностям.
  8. ^ «Парализованный мужчина снова ходит после лечения в камере». BBC. 21 октября 2014 г.. Получено 14 февраля 2015.
  9. ^ а б Харбертс Э., Яо К., Волер Дж. Э., Марич Д., Охайон Дж., Хенкин Р., Якобсон С. (август 2011 г.). «Попадание вируса герпеса-6 в центральную нервную систему по обонятельному пути». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 (33): 13734–9. Bibcode:2011PNAS..10813734H. Дои:10.1073 / pnas.1105143108. ЧВК 3158203. PMID 21825120.
  10. ^ Лю Ц., Чжэн З., Гао Р., Чжан К., Чжан Л., Чжан Л., Чжан Л., Вэй С., Куанг Н., Сун И. (2008). «Влияние трансплантации обонятельных клеток на температуру тела у пациентов с давними травмами спинного мозга». Исследование нейронной регенерации. 3 (7): 805–808.
  11. ^ а б Песах I, Шимони А., Наглер А. (ноябрь 2012 г.). «Апоптотические клетки при трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток:» превращение мусора в золото"". Лейкемия и лимфома. 53 (11): 2130–5. Дои:10.3109/10428194.2012.690099. PMID 22553946.
  12. ^ а б Кассиани-Ингони Р., Гринстоун Х.Л., Донати Д., Фогделл-Хан А., Мартинелли Э., Рефаи Д. и др. (Ноябрь 2005 г.). «CD46 на глиальных клетках может функционировать как рецептор для вирусного гликопротеина-опосредованного слияния клеток и клеток». Глия. 52 (3): 252–8. Дои:10.1002 / glia.20219. PMID 15920733.
  13. ^ а б c d Sandvig I, Hoang L, Sardella TC, Barnett SC, Brekken C, Tvedt K и др. (2012). «Маркировка обонятельных обволакивающих клеток микронными частицами оксида железа и обнаружение с помощью МРТ». Контрастные среды и молекулярная визуализация. 7 (4): 403–10. Дои:10.1002 / cmmi.1465. HDL:11250/2623054. PMID 22649046.
  14. ^ Оноре А., Ле Корре С., Дерамбюр С., Норман Р., Дюкло С., Бойер О. и др. (Март 2012 г.). «Выделение, характеристика и генетическое профилирование субпопуляций обонятельных клеток обонятельной луковицы». Глия. 60 (3): 404–13. Дои:10.1002 / glia.22274. PMID 22161947.