Məlumat

Niyə neyronlar hüceyrə bölünməsinə məruz qala bilmirlər?

Niyə neyronlar hüceyrə bölünməsinə məruz qala bilmirlər?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

İnsan bədənindəki bir çox hüceyrə bölünə və çoxalda bilər, bu da sağalmanı mümkün edir. Ancaq neyronlar çoxalda bilmir, bu da beynə təsir edən xəstəlikləri xüsusilə şikəst edir. Neyronlar niyə bölünə bilmir - yəni onları "normal" hüceyrələrdən fərqləndirən nədir? Neyron hüceyrələrinin bölünməsini süni şəkildə stimullaşdırmaq üçün hər hansı bir yol varmı?


Korneliusun cavabında qeyd olunan səbəblərə görə neyronlar bölünmür. Bununla belə, böyüklərdə bəzi yeni neyronlar yarana bilər (İst: Neuroscience, 2-ci nəşr).

Yetkinlərdə yeni neyronların yaranması ilk dəfə quşlarda nümayiş etdirildi, burada etiketli DNT prekursorları fərqli neyronlarda tapıla bilərdi. Məməlilər və insanlar üzərində aparılan təcrübələr sonradan göstərdi ki, böyüklərdə mərkəzi sinir sistemində (MSS) yeni neyronlar yaradılır, lakin bu, bəzi xüsusi bölgələrlə məhdudlaşır: iybilmə lampasının qranul hüceyrə təbəqəsi və hipokampusun dişli girusu. Bu yeni neyronlar yerli dövrə neyronları və interneyronlar kimi görünür (yəni uzun məsafəli neyronlar yoxdur).

Neyronlar bölünə bilmirsə, yeni neyronlar necə yaranır? Onlar inkişaf zamanı subventrikulyar zonada saxlanılan sinir kök hüceyrələrindən (NSC) gəlir. NSC-lərin böyüklərin beynində beyin plastisiyasında rol oynadığı güman edilir. Bununla belə, onların terapevtik potensialı var. Vikipediyadakı qısa məlumatı yoxlayın) və ya daha çox təfərrüatları ehtiva edən Təbiət nevrologiyasındakı bu perspektivi yoxlayın.

İstinadlar:

  1. Neyrologiya, 2-ci nəşr. Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., redaktorlar. Sanderlend (MA): Sinauer Associates; 2001.
  2. Gen terapiyası: sinir kök hüceyrələri çatdıra bilərmi? Müller FJ, Snyder EY, Loring JF. Nat Rev Neurosci. 2006 yanvar;7(1):75-84. Baxış-icmal. Səhv: Nat Rev Neurosci. 2006 fevral;7(2):167. PMID: 16371952 [PubMed - MEDLINE üçün indekslənib]

Morfoloji baxımdan

Neyronlar bölünə bilmir, çünki sentriolları yoxdur.

Sentriollar hüceyrə bölünməsində fəaliyyət göstərdiyi üçün neyronlarda bu orqanoidlərin olmaması hüceyrənin amitotik təbiətinə uyğundur [1].

Funksional baxımdan

Sinir sistemindəki yeni hüceyrələr heç bir fayda verməyəcək. Bütün sinir sistemi neyronlararası əlaqələrə əsaslanır, ona görə də əlavə bir neyron əlavə etmək bu əlaqələri pozar və həm funksionallığı, həm də “saxlanılan” məlumatları dəyişdirər.

Hər bir sinir hüceyrəsinin sinir sistemimizdə özünəməxsus yeri vardır. Onun işi müəyyən bir yerdən digərinə siqnal qəbul etməkdən ibarətdir. Yeni sinir hüceyrələrinin əlavə edilməsi çox mürəkkəb bir sistemdə bu çox xüsusi əlaqələri pozar [2].


İstinadlar:

  1. SEER Təlimi. SİNİR TOXUYASI. http://training.seer.cancer.gov/anatomy/nervous/tissue.html saytından əldə edilə bilər
  2. UCSB Elm Xətti. http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=1710 saytından əldə etmək olar

Mən bu suala təkamüllü yanaşma əsasında şəxsi inancdan (mənbəsiz) bir “cavab” təklif etmək istərdim.

Əgər neyronlar asanlıqla bölünməyə, yəni sağalmağa qadir olsaydılar, onlar fərqli bir forma tələb edərdilər və beləliklə, fərqli bir funksiya tələb edərdilər; nəticədə, onlar etməli olduqları işdə (elektrik ötürməkdə) daha az səmərəli olacaqlar - beləliklə, orqanizm üçün (təkamül dövründə) sərfəli deyil; beləliklə, baş vermədi.

Bir anlıq bunu düşünün: fiziki məkanda biri bölünsə, digər neyronlara nə olacaq? O, onların içərisinə itələyəcək, ola bilsin ki, bir yolu 'ayrılar' və ya onun atəş qabiliyyətini zəiflədə bilər (ehtimal ki, aktivləşdirmə həddinin altındadır) - tamamilə yeni xəstəliklər meydana çıxa bilər.

Ola bilsin ki, ağlabatandır, bir anda yuxarıda təsvir etdiyim şeyə bənzər bir şey var idi (mitozan sinir sistemi). Sual budur ki, bu, bölünməyən sinir sistemindən daha səmərəli ola bilərmi? Daha az xəstəliklər olarmı?


Bu rəngarəng şəkil (Şəkil 8.3.1) müasir incəsənətin abstrakt əsəri ola bilərdi. Bir sənət muzeyində və ya sənət qalereyasında asıldığını təsəvvür edə bilərsiniz. Əslində, şəkil bədii yaradıcılığı deyil, real həyatı təsvir edir. Bu, insan sinir toxumasının mikroqrafiyasıdır. Şəkildəki neon yaşıl strukturlar neyronlardır. Neyron sinir sistemindəki iki əsas hüceyrə növündən biridir. Digər növ neyroglial hüceyrədir.

Neyronlar - sinir hüceyrələri də deyilir - sinir sisteminin əsas funksional bölmələri olan elektriklə həyəcanlanan hüceyrələrdir. Onların funksiyası sinir impulslarını ötürməkdir və bu funksiyanı yerinə yetirə bilən insan hüceyrələrinin yeganə növüdür.


Alimlər epiteliya hüceyrələrinin sabit hüceyrə sayını necə saxladığını kəşf edirlər

Tədqiqat nəşr olundu Təbiət Yuta Universitetinin Huntsman Xərçəng İnstitutunun (HCI) alimlərindən əldə edilən araşdırmalar epiteliya hüceyrələrinin hüceyrə bölünməsi və hüceyrə ölümü arasında sabit ədədləri saxlayaraq təbii olaraq necə çevrildiyini göstərir.

Epitel hüceyrələri daxili orqanları örtən dəri və dəriyə bənzər astarlardan ibarətdir və orqanlara qoruyucu bir maneə yaradır ki, onlar düzgün fəaliyyət göstərə bilsinlər. Hüceyrələr epiteliyada çox tez çevrilir. Sağlam hüceyrə sıxlığını qorumaq üçün bərabər sayda hüceyrə bölünüb ölməlidir. Bu tarazlıq pozulursa, iltihablı xəstəliklər və ya xərçənglər yarana bilər.

Tədqiqatın rəhbəri, PhD, HCI-nin müstəntiqi və Yuta Universitetinin onkologiya elmləri üzrə dosenti Jody Rosenblatt deyir: "Həddindən artıq çox epitel hüceyrəsi ölürsə, orqan maneə funksiyasını itirə bilərsiniz və astma və kolit kimi iltihablı xəstəliklər nəticələnə bilər. Digər tərəfdən, ölən sayı ilə müqayisədə çox sayda hüceyrə bölünürsə, bu, hüceyrələrin həddindən artıq çoxluğuna səbəb ola bilər ki, bu da şiş meydana gəlməsinə səbəb ola bilər. Buna görə də hər iki tərəfdə balanssızlıq problem yaradır."

Xərçənglərin təxminən 90 faizi orqanları əhatə edən sadə epiteliyada yaranır. Hüceyrə bölünməsini və ölümünü normal olaraq nəyin idarə etdiyini və bu proseslərin necə əlaqəli olduğunu başa düşmək, bu hadisələrin xərçəng əmələ gəlməsinə səbəb olmaq üçün necə yanlış tənzimləndiyini anlamaq üçün vacibdir. Elm adamları əvvəllər eksperimental tətiklərə cavab olaraq hüceyrə bölünməsini və ölümünü tədqiq etsələr də, bu proseslərin təbii olaraq necə baş verdiyi daha az aydın idi.

HCI komandası bu tapmacanın cavabını tapdı. Onlar öyrəndilər ki, əks mexaniki gərginliklər həm hüceyrə bölünməsini, həm də hüceyrə ölümünü idarə edir. Xüsusilə, onlar epitel hüceyrələrinin uzanmasının onların bölünməsinə səbəb olduğunu, epitel hüceyrələrinin sıxlığının isə onların xaric olmasına və ölməsinə səbəb olduğunu aşkar etdilər.

"Biz bilirdik ki, ölüm və bölünmə proseslərini bir-birinə bağlamaq üçün bir növ tənzimləmə olmalıdır" dedi Rosenblatt. "Bizim tapdığımız şey həqiqətən sadə prinsiplərə əsaslanır. Bütün bunlar mexaniki gərginlikdir. Hüceyrələr həddindən artıq sıxlaşarsa -- 1,6 qat daha çox sıxlaşarsa, o zaman bəzi hüceyrələri çıxarırlar ki, sonradan ölürlər. Hüceyrələrin ekstruziyası hüceyrə vərəqlərinə imkan verir. bəyəndikləri sıxlığa qayıdırlar”.

Digər tərəfdən, tədqiqatçılar hüceyrələrin daha seyrək bölgələrə bölündüyünü gördülər. Bu seyrək bölgələrin uzanmaq üçün hüceyrələrdə gərginlik yaratdığını başa düşdülər.

Rosenblatt izah edir: "Hüceyrələr çox seyrək olarsa, o zaman bölünmək üçün hüceyrələri aktivləşdirirlər və bu bölünmə siqnalı mexaniki uzanmadan gəlir". "Bunu yoxlamaq üçün biz hüceyrələri uzatdıq və gördük ki, uzanma hüceyrələri cəmi bir saat ərzində bölünməyə təkan verə bilər! Proses həmçinin bizə göstərdi ki, uzanma hüceyrə bölünməsi üçün normal bir tətikdir."

Rosenblattın komandası insan kolon hüceyrələrini, zebrafish hüceyrələrini və it hüceyrə kulturlarını analiz edib. Hüceyrələrin bölündüyü yerlər həmişə daha çox uzanırdı -- hüceyrə ölümü nisbəti kimi 1,6 qat daha çox uzanırdı.

Növbəti sual bu proseslərin baş verməsinə nəyin səbəb olduğunu tapmaq idi. Rosenblattın komandası həm hüceyrə bölünməsinin, həm də ölümün eyni zülal olan Piezo1 tərəfindən idarə olunduğunu kəşf etdi.

Rosenblatt deyir: "Əsasən eyni zülal həm sıxlaşmanı, həm də uzanmağı hiss edir, lakin nəticə hüceyrələrin hansı vəziyyətdə olmasından asılı olaraq çox fərqlidir". "Piezo1 bir növ termostata bənzəyir, iki fərqli tərəfi tənzimləyir. Termostat həm istiliyi, həm də soyuğu tənzimlədiyi kimi, sıxlığı və uzanmağı ölçən bir sensorun olması məntiqlidir. Əgər iki ayrı tənzimləyici olsaydı, işlər kifayət qədər nəzarətdən çıxa bilərdi. bir sensor xarab olarsa tez."

Piezo1-in tənzimləmədə necə iştirak etdiyini başa düşməkdən əlavə, Rosenblattın komandası, həmçinin hüceyrələrin təmir üçün dayandırılaraq oturduğu hüceyrə tsiklində bir mərhələ təyin etdi.

Rosenblatt izah edir: "Biz həmişə hesab edirdik ki, hüceyrələr bölünmə dövrünə başladıqdan sonra, onlar sadəcə güc verirlər. Biz bilmirdik ki, onlar hüceyrə dövrü boyunca fasilə verirlər". "Ancaq biz hüceyrələrin yenicə dayandığı, bölünməyi gözləyən bir nöqtə tapdıq. Hüceyrələrin bölünməsi üçün çox şey baş verməlidir. DNT çoxalmalıdır ki, yarıya bölünərək hər yeni hüceyrəni eyni DNT ilə təmin etsin. valideyn. Bu hüceyrələr bunu etmək üçün hər şeyə hazırdır, lakin onlar hələ də tənzimlənməsini gözləmədiyimiz bir addımda orada fasilə verirlər. Hüceyrələr müəyyən ölçüyə çatmaq üçün gözləməkdə dayandırıla bilər. Onlar bu ölçüyə çatdıqdan sonra, uzanma onları tətikləyir. bölün."

Hüceyrələrin normal olaraq öz-özünə necə bölünməsi ilə bağlı fikir sahibi olan Rosenblatt, elm adamlarının xərçəngdə olduğu kimi epitelial hüceyrələrin bölünməməsi lazım olduqda necə bölündüyünü daha yaxşı başa düşəcəklərinə inanır.

"Hüceyrə ölümünün və bölünməsinin normal qaydada necə tənzimləndiyini başa düşməklə," o izah edir, "biz bu proseslərin səhv getməsinin yeni yollarını kəşf edirik - xüsusən də hazırda müalicəsi olmayan xəstəliklərdə, astma və metastatik xərçənglər kimi."


Beyniniz yeni hüceyrələr istehsal edirmi?

Budur, yazdığım bədii məqalənin orijinal layihəsi Yeni Alim, insan beynindəki yetkin neyrojenez haqqında. Jurnal versiyasını oxumaq üçün qeydiyyatdan keçməlisiniz, lakin qeydiyyat pulsuzdur və yalnız bir dəqiqə çəkir.

Neyrogenez yeni sinir hüceyrələrinin istehsalına aiddir. Hər kəs insan beyninin həyatı boyu yeni hüceyrələr istehsal etməyə davam etdiyinə inanmaq istəyir, lakin məqalədən görəcəyiniz kimi, bunun sübutu yer üzündə çox zəifdir və bir neçə tanınmış tədqiqatçı buna çox şübhə ilə yanaşır.

Mən MRC İnkişaf Neyrobiologiya Mərkəzində uzun laboratoriya skamyasında oturub üç günlük toyuq embrionunun arxa beyninə mikroskopla baxıram. Əvvəllər yumurtaya strukturu DNT-nin dörd əsas komponentindən biri olan timidinə bənzəyən və yeni sintez edilmiş DNT-yə daxil olan bromodeoksiyuridin (BrdU) maddəsi vurulmuşdu.

Sonra embrion çıxarıldı, arxa beyin parçalandı və BrdU-nu bağlayan bir antikorla müalicə edildi. İndi yuxarıdan bölünüb şüşə slaydın üzərinə səpələnərək, səkkiz bölməyə bölünmüş kimi görünür, hər biri tünd qəhvəyi rəngə boyanmış DNT ilə yeni doğulmuş hüceyrələrini ortaya qoyur.

Mərkəzin direktoru Endryu Lumsden izah edir ki, hər bir seqment nümunəvi genlərin unikal birləşməsini ifadə edir və seqment sərhədləri yetişməmiş hüceyrələrin hərəkətini məhdudlaşdırır. Hər seqmentdəki neyronlar özünəməxsus bir şəxsiyyət əldə edirlər - ön seqmentdə doğulanlar birləşərək beşinci kəllə sinirinin nüvəsini, daha arxada olanlar isə digər kəllə sinirlərini əmələ gətirir.

Bu inkişaf mərhələsində sinir sistemi embrionun arxası boyunca uzanan içi boş bir borudur. Onun divarlarında xaricə miqrasiya edən neyronlar yaratmaq üçün daxili səthə yaxın bölünən paz formalı hüceyrələr var. Bu, boru boyunca müxtəlif sürətlə baş verir, bir ucunda üç qabarıq əmələ gəlir və nəticədə beyni meydana gətirir. Miqrasiya edən hüceyrələrin ardıcıl dalğaları korteksə xarakterik laylı görünüş vermək üçün inkişaf etməkdə olan beyni doldurur. Təyinat yerinə çatdıqdan sonra onlar beynin üç əsas hüceyrə növünə - neyronlara, astrositlərə və oliqodendrositlərə bölünürlər, sonra funksional toxuma yaratmaq üçün birləşdirici budaqlar cücərirlər.

Əbədi gənclik bulağı?

Keçən əsrin çox hissəsində yeni neyronların istehsalının - neyrojenezin yalnız embrion inkişafı ilə məhdudlaşdığı düşünülürdü. Müasir nevrologiyanın atası Santiaqo Ramon y Cajal yazırdı: "İnkişaf sona çatdıqdan sonra, böyümə mənbələri ... dönməz şəkildə qurudular. Yetkinlərdə sinir yolları ... dəyişməzdir. Hər şey ölə bilər, heç bir şey bərpa oluna bilməz."

Bu, nevrologiyanın mərkəzi doqmasına çevrildi, lakin 1980-ci illərdə Rokfeller Universitetindən Fernando Nottebohm onurğalıların beynində yetkin neyrogenezin ilk aydın dəlillərini dərc etdikdən sonra bu fikir dəyişməyə başladı. Nottebohm, yetkin kanarya beyninin ölçüsündə mövsümi dəyişikliklərə məruz qaldığını göstərdi. Kişilər qadınlara serenada oxuyurlar, lakin mahnı istehsal edən beyin bölgələri çoxalma mövsümündən sonra ölçüdə kəskin şəkildə azalır. Növbəti yazda onlar neyrogenez yolu ilə bərpa olunur ki, kişi yeni mahnılar öyrənə bilsin.

Əslində, Massaçusets Texnologiya İnstitutundan Cozef Altman 1960-cı illərdə yetkin siçovulların və qvineya donuzlarının hipokampusunda və pişiklərin korteksində böyüklərin neyrojenezinin dəlillərini bildirdi, lakin onun işinə məhəl qoyulmadı və sonra lağ edildi. Nottebohm deyir: "Altman böyüklər üçün neyrojenez ideyasına başladı, lakin onun məlumatları inandırıcı deyildi". "Nəticələrimiz, ağlabatan şübhələrdən kənarda, neyronların yetkinlik dövründə doğulduğunu və mövcud dövrələrə daxil edildiyini göstərdi. Onlar bu fikrə qarşı ən çox müqaviməti sona çatdırdılar."

Məməlilərdə yetkin nörogenezin sübutu tez bir zamanda təqib olundu. 1992-ci ildə Kalqari Universitetindən Samuel Weiss və Brent Reynolds yetkin siçanların beyinlərindən sinir kök hüceyrələrini təcrid etdilər və Petri qabında böyüdükdə onların neyron və astrositlər əmələ gətirə bildiklərini göstərdilər. Bunu Salk İnstitutundan Fred Qeyc də təsdiqləyib. Müxtəlif həmkarları ilə əməkdaşlıq edərək, Gage həmçinin göstərdi ki, məşq və ətraf mühitin zənginləşdirilməsi yetkinlərin neyrojenez sürətini artırır və istehsal olunan yeni hüceyrələrin sayı yaşla azalır. İndi minlərlə araşdırma dərc olunub və böyüklər üçün siçan beyninin yeni neyronlar istehsal etməyə davam etdiyi geniş şəkildə qəbul edilir.

Bütün məməlilərin embrionlarında neyrojenez sinir borusunun bütün uzunluğu boyunca baş verir. Yetkinlərdə borunun içi boş boşluq beyin onurğa beyni mayesi ilə dolu olan beyin mədəciklərinə çevrilmişdir və neyrogenez hər birində müxtəlif növ kök hüceyrələrin yuvası olan iki beyin bölgəsi ilə məhdudlaşır.

C-şəkilli yanal mədəciklərin divarlarında olan daha böyük niş, rostral köç axını (RMS) içərisində zəncir şəklində iybilmə lampasına köç edən yetişməmiş neyronlar istehsal edir. Bəziləri yerli dövrələrə inteqrasiya edən və qoxu məlumatının emalında iştirak edən yetkin neyronlara çevrilir. Digəri hipokampusun dişli girusuna inteqrasiya edən və öyrənmə və yaddaşda mühüm rol oynayan hüceyrələr istehsal edir. Yeni hüceyrələrin məlumatın emalında dəqiq necə iştirak etdiyi qeyri-müəyyən olaraq qalır. Onlar ölməkdə olan hüceyrələri əvəz edə bilər və ya əlavə məlumat emal imkanlarını təmin etmək üçün mövcud sxemlərə əlavə edilə bilər.

Yan mədəciklərin digər bölgələrində beyin zədələnməsindən sonra zədələnmiş yerə köç edən yeni hüceyrələr istehsal etmək üçün aktivləşdirilə bilən hərəkətsiz kök hüceyrələr var.

Siçanlardan tutmuş meymunlara və kişilərə qədər

1990-cı illərin sonlarında Prinston Universitetindən Elizabeth Gould meymun hipokampusunda yetkin neyrogenezin sübutunu bildirdi və göstərdi ki, stress dentat girusunda kök hüceyrə bölünməsini azaldır. Meymunun beyni gəmiricilərinkindən qat-qat böyükdür və proses uzanır. Daha az hüceyrə istehsal olunur, daha böyük məsafələrə miqrasiya edirlər və yetkinləşmə daha uzun çəkir. İllinoys Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən aparılan son araşdırmaya görə, makaka dişli girusunda yeni hüceyrələrin tam yetişməsi ən azı altı ay çəkir.

Yetkin neyrogenez depressiya və Alzheimer xəstəliyində iştirak edir, hər ikisi də hipokampal kiçilməni əhatə edir. Antidepresanlar Prozac və imipramin yetkin siçanlarda hipokampal neyrogenezi stimullaşdırır və onların bəzi təsirləri yeni hüceyrələrdən asılıdır. Onlar həmçinin insan embrionlarından əldə edilən yetişməmiş hipokampal hüceyrələri Petri qabına bölürlər.

İndi yetkin neyrogenezin insanlarda baş verdiyi normal qəbul edilir və bu fikir beyin haqqında düşüncə tərzimizdə inqilab etdi. Fiziki və zehni məşqin yaşa bağlı idrak zəifləməsini kompensasiya edən və depressiya və Alzheimerdən qoruya bilən hipokampal neyrogenezi stimullaşdıra biləcəyinə inanılır. Lumsden deyir: "Hər kəs funksional neyrogenezin yetkin insanlarda baş verdiyinə inanmaq istəyir". "Hər kəs zədələnmiş beyinləri bərpa edə biləcəyimizə inanmaq istəyir, lakin bunun üçün qiymətli dəlillər azdır."

Ən böyük skeptik 1970-ci illərin əvvəllərində həyata keçirilən bir sıra klassik eksperimentlərdə yeni doğulmuş hüceyrələrin inkişaf edən beyində necə miqrasiya etdiyini ortaya qoyan Pasko Rakiçdir. Rakiç makaka meymun döllərinə radioaktiv timidin vurdu və onların beyinlərini yüzlərlə ultra nazik hissələrə kəsdi. O, miqrasiya edən neyronları yeni sintez edilmiş, radioaktiv DNT ilə müəyyən etdi və hüceyrələrin daxili və xarici səthləri ilə təmasda olmaq üçün borunun qalınlığını əhatə edən radial glia adlanan uzanmış hüceyrələrin üzərinə dırmaşdıqlarını və sonra süründüklərini göstərmək üçün bölmələri əziyyətlə yenidən qurdu. amöbəbənzər, radial glial liflər boyunca xarici səthə qədər. Onun prosesi əks etdirən əl ilə çəkdiyi diaqramlar bu günə qədər dərsliklərdə yer alır.

İndi Yale'nin neyrobiologiya şöbəsinin sədri və Kavli Neyrologiya İnstitutunun direktoru olan Rakic ​​uzun bir kölgə salır və bəzi yetkin neyrojenez tədqiqatlarına son dərəcə tənqidi yanaşır. O, BrdU-nun hüceyrə bölünməsinə səbəb ola biləcəyini, həmçinin ölməkdə olan hüceyrələri ölümdən dərhal əvvəl DNT sintez edən, buna görə də yetkin beyin toxumasında yeni doğulmuş hüceyrələrin dəqiq sayını verə bilməyəcəyini qeyd edir. Bu, BrdU etiketli hüceyrələrin həqiqətən bölündüyünü yoxlamaq üçün digər antikorlarla ikiqat boyanmaqla aradan qaldırıla bilər.

Rakic, makakalarda yetkin neyrogenezin lehinə və əleyhinə dəlillər dərc etdi. O, yetkin insanın hipokampusuna əlavə edilən neyronların yetişməsinin bir il çəkdiyini təxmin edir və antidepresanların neyrojenezi stimullaşdırmaqla işləyə bilməyəcəyini düşünür, çünki onların təsirinin başlaması təxminən bir ay çəkir.

Nottebohm deyir ki, "Rakiç daha yüksək səviyyəli sübut tələb etməkdə ağlabatan idi, lakin o, böyüklərin neyrojenezinə qarşı o qədər aqressiv idi ki, bu, bir çoxlarına köhnə dogmanın müdafiəsi kimi təsir etdi. Döyüşlərin iştirakçısı olaraq, mən onu çox mənfi hesab etdim və Öz işində yeni neyronların əmələ gəlməsinə və sağ qalmasına mane olan şəraitdə saxlanılan heyvanlardan istifadə edirdi.

Nottebohm və başqaları deyirlər ki, Rakiç böyüklər üçün neyrogenez tədqiqatını dayandırıb, lakin Gage-ə görə, o, "sahəni daha ciddi etmək üçün vacib bir sürücü olub. O, onların işindəki zəifliyə meydan oxuyur və onları həll etmək bu sahədəki tədqiqatçılardan asılıdır. ." Lakin Gage qeyd edir ki, siçan kök hüceyrələrindən əldə edilən yetişməmiş neyronlar onların yetkin həmkarlarından daha aktivdir, buna görə də uzadılmış yetişmə dövrü əslində faydalı ola bilər. "Mən insanlarda yetkinləşmənin daha uzun sürəcəyinə təəccüblənmirəm, lakin buna baxmağın başqa yolu, yeni doğulmuş hüceyrələrin daha uzun bir plastiklik dövrünə sahib olmasıdır."

Bununla belə, Rakiçin skeptisizmi elmi dəlillərlə, daha doğrusu, yoxluğu ilə dəstəklənir.

1998-ci ildə Gage və mərhum Peter Eriksson diaqnostik məqsədlər üçün BrdU enjekte edilmiş beş xərçəng xəstəsinin beynini araşdırdılar. Onlar hipokampal toxumanı BrdU-ya qarşı anticisimlər və yetişməmiş neyronlar tərəfindən sintez edilən zülallarla müalicə etdilər və dentat girusunda bəzi ləkələr aşkar etdilər. Bu, yetkin insan beynində yeni doğulmuş neyronların olduğuna dair ilk sübut idi, lakin tədqiqatçılar bunun hüceyrələrin funksional olduğunu göstərmədiyini vurğuladılar.

Digərləri yetkin insan beyninin müxtəlif bölgələrindən təcrid olunmuş kök hüceyrələri var. Bu hüceyrələr laboratoriyada böyüdükdə özünü yeniləmək üçün məhdud imkanlara malikdir, lakin normal elektrik xassələri olan yetkin astrositlər, oliqodendrositlər və neyronlar yarada bilər.

2006-cı ildə Karolinska İnstitutundan Jonas Frisén və həmkarları yeddi yaşlı insanın yarılmış beyinlərində korteksi araşdırdılar. Onlar yeni sintez edilmiş DNT-də toplanan, lakin yalnız atmosfer səviyyələrini aşkar edən Soyuq Müharibə nüvə bombası sınaqlarından radioaktiv karbon axtardılar və neyrojenezin korteksdə baş vermədiyi qənaətinə gəldilər.

Bu yaxınlarda Drezdendəki Regenerativ Müalicələr Mərkəzindən Gerd Kempermann və həmkarları çoxsaylı zülallar üçün antikorlardan istifadə edərək 100 yaşa qədər 54 insanın beynini araşdırdılar və onların hamısında az sayda yeni doğulmuş hipokampal hüceyrələr tapdılar. Kempermann deyir: “Gəmiricilərdə olduğu kimi görünür. "Erkən həyatda çox kəskin eniş var, lakin siz saxlanılan çox aşağı səviyyə ilə nəticələnirsiniz. Biz kiçik sayda hüceyrələr gördük, lakin onları çox qocalığa qədər gördük."

Lakin San-Fransisko Kaliforniya Universitetinin Nevroloji Cərrahiyyə Departamentinin professoru Arturo Alvarez-Buylla tam əmin deyil. "Gage və Erikkson, yetkin hipokampusda bəzi proliferasiyanın baş verdiyinə dair sübutlar təqdim etdi" dedi, "lakin buna ehtiyatla yanaşmaq lazımdır, çünki etiketlənmiş hüceyrələrdən bəziləri ölmüş ola bilər."

Alvarez-Buylla Ph.D. Diqqətini gəmiricilərə çevirməzdən əvvəl Nottebohm ilə nəğmə quşları üzərində işləyir, burada o, yeni doğulmuş neyronların uzun məsafələrdən qoxu soğanına köç etdiyini göstərdi. O vaxtdan bəri bu miqrasiyanın yetkin insanlarda baş vermədiyini göstərən bir neçə araşdırma dərc etdi. Arizona ştatının Phoenix şəhərindəki Barrow Beyin Şişləri Araşdırma Mərkəzinin direktoru Nader Sanai ilə işləyərək, o, hər yaşda olan təxminən 100 insanın beynini və neyrocərrahiyyə zamanı çıxarılan eyni sayda toxuma nümunələrini araşdırdı.

Onlar lateral mədəciklərin divarlarında yetişməmiş neyronlar, astrositlər və oliqodendrositlər əmələ gətirən və digər növlərdə görülməyən astrositlərdən ibarət “lent” müəyyən etdilər. Onlar həmçinin körpələrdə RMS-i müəyyən etdilər və onun tərkibində az sayda köç edən hüceyrələr, həmçinin prefrontal korteksə daxil olmaq üçün RMS-dən ayrılan əvvəllər naməlum miqrasiya yolu var.

Onların məlumatlarına görə, miqrasiya hər iki axarda doğuşdan sonra baş verir, lakin 18 aylıq yaşda kəskin şəkildə azalır və erkən yetkinlik dövründə demək olar ki, tamamilə yox olur. Alvarez-Buylla deyir: "Biz belə nəticəyə gəldik ki, əgər miqrasiya baş verərsə, bu, çox azdır və hüceyrələr iybilmə lampasına miqrasiya edən böyük dəstələr əmələ gətirmirlər." Məlumatlar Erikkson və Maurice Curtis tərəfindən 2007-ci ildə aparılmış tədqiqatın məlumatları ilə ziddiyyət təşkil edir. Onlar çoxlu sayda miqrasiya edən hüceyrələrdən ibarət güclü RMS görənlər, lakin keçən il yetkin RMS-də az sayda miqrasiya edən neyron aşkar edən Çin tədqiqatçıları tərəfindən təsdiqləndilər, lakin heç bir məlumat yoxdur. iybilmə lampasının özündə yeni hüceyrələr.

Alvarez-Buylla deyir: "Yaşlı insanlarda nə qədər neyrogenez baş verir və bunun yerli plastikliyə nə qədər töhfə verdiyi hələ də açıq suallardır". "Hipokampusda hüceyrə yenilənməsinin nə qədər olduğu və kök hüceyrələrin həyat boyu nə qədər davamlı olması ilə bağlı mübahisələr var. Əgər onlar yaşla azalırsa, əslində özlərini yeniləmirlər."

Ümumilikdə, mövcud olan bir neçə tədqiqat göstərir ki, gənclik fəvvarəsi böyüklərdə sadəcə bir damlaya çevrilir. İnsan korteksindəki yetkin nörogenez üçün heç bir dəlil yoxdur, böyüklərdə RMS-nin mövcudluğu hələ də mübahisəlidir və hipokampal neyrogenez üçün sübutlar yerdə çox nazikdir. Hipokampus yeni hüceyrələr əmələ gətirirsə, bunun əhəmiyyəti kifayət qədərdirmi?

Kempermann hesab edir ki, bunlar var: "Şəbəkə çox az sayda hüceyrə əlavə edilməsini və hələ də funksional olaraq uyğun olmasını tələb edir" deyir. Digər yetkin neyrojenez tədqiqatçıları da az sayda hüceyrənin hipokampusun funksiyası ilə əlaqəli ola biləcəyinə inanırlar. Lakin bu sual cavabsız olaraq qalır və istehsal olunan hüceyrələrin sayının funksional əhəmiyyətli ola biləcək qədər böyük olmaması ehtimalı məşhur iddialara, məsələn, məşqin yaddaşı yaxşılaşdıra biləcəyinə, həmçinin beynin yeni görünüşünə ciddi təsir göstərir. belə tez qəbul edildi.

Lumsden deyir: "Böyük və mürəkkəb beyinə sahib olmağın bir yan təsiri odur ki, sadəlövh yeni gələnlərin içəri girməsini istəməzsiniz". "Yeni neyronlar mürəkkəb neyron şəbəkələrinə necə faydalı şəkildə inteqrasiya edərdilər? Əgər bir şey olsaydı, təkamül bu partlayıcı qəzaları aradan qaldırmaq üçün mexanizmlərin mövcud olduğuna lənətə gəlmişdi. Beynin əlaqə planı tamamlandıqdan sonra neyrogenezin olmaması seçici bir üstünlük olardı."

Beləliklə, beyin plastiklikdən daha çox sabitliyə üstünlük verə bilər. İnsanın yetkin neyrogenezi təkamül qalığı ola bilər və çox baha başa gəlir, çünki yetkin insan beynindəki kök hüceyrələr beyin şişinin əmələ gəlməsinə kömək edir.

Hələ ümid var

Nottebohm deyir: "Rakiç əsasən doğru idi". "İndiyə qədər, böyük sübut odur ki, əksər neyronlar inkişafın erkən mərhələsində, o cümlədən doğuşdan qısa bir müddət sonra formalaşır." Ancaq insan beynində funksional yetkin neyrogenez baş verməsə də və ya istehsal olunan hüceyrələrin sayı hər hansı əhəmiyyət kəsb etmək üçün çox kiçik olsa belə, sinir kök hüceyrələrinin müalicəvi dəyərə malik ola biləcəyinə ümid hələ də var.

Nottebohm davam edir: "Rakiç mübahisədə əsas olanı əldən verdi". "Yetkinlik dövründə yeni neyronlar yaratmağa davam edən zəngin sinir kök hüceyrələri kolleksiyası var. Bu, ən böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bu, prinsipcə, bu rezervuardan beyin təmiri məqsədləri üçün istifadə edilə biləcəyini göstərir."

Bu məqsədlə tədqiqatçılar nevroloji vəziyyətlər üçün sinir kök hüceyrə əsaslı müalicələri inkişaf etdirmək üçün iki yanaşma araşdırırlar, baxmayaraq ki, hər hansı belə müalicə hələ çox uzaqdadır. Bir yanaşma yaralı və ya xəstə ərazilərə köç edən neyronlar yaratmaq üçün beynin kök hüceyrələrini təşviq etməkdir. Digəri, laboratoriyada yetişdirilən müəyyən növ neyronları birbaşa beyinə köçürməkdir. Həqiqətən, insan sinir kök hüceyrələrindən əldə edilən neyronlar dölün siçovul beyninə köçürüldükdə tam funksional neyronlara çevrilə bilər və indi maqnit rezonans görüntüləmədən istifadə edərək canlı heyvanlarda izlənilə bilər.

Nottebohm deyir: "Biz əvəz edilə bilən neyronlar üçün ilk dəlilləri tapdıq və mən şübhə etmirəm ki, bu konsepsiya ətrafında tamamilə yeni sahə yaranacaq. Əminəm ki, bu, gec-tez dərin təsir göstərəcək. Bu, yalnız başlanğıcdır. ."


Niyə sinir hüceyrələri çoxalda/bərpa edə bilmir?

Neyron sinir sisteminin əsas hüceyrəsidir. Bu, sinir impulsunun digər neyronlara ötürülməsindən məsul olan elektrik potensialı olan həyəcanlı bir hüceyrədir. Bu ötürülmə ilə beyin və onurğa beynində məlumatları emal edir və ötürürlər.

İnsan beynində təxminən 100.000 milyon neyron var.

Digər hüceyrə növü neyronları qoruyan gliadır.

Neyronlar bir çox başqa hüceyrələr kimi çoxalmırlar (onlar amitotikdir, mitoz yoxdur). Onların DNT-ni kopyalaması bloklanır. Beləliklə, onlar adətən regenerasiya etmirlər (aferent və eferent neyronlar istisna olmaqla) və qlial hüceyrələr tərəfindən zədələnmədən qorunmalıdırlar. Regenerasiya Schwann hüceyrələri (glia) vasitəsilə həyata keçirilir.

Beyin postmitotik adlandırılan bir arxitekturaya malikdir. Beyində və mərkəzi sinir sistemində yeni sinir hüceyrələrinin doğulduğu bir neçə məhdud sahə var. Əksər hallarda, siz doğulduğunuz və doğulduqdan sonra çox qısa bir müddət ərzində bölünməyə davam edən sinir hüceyrələrinin komplimentinə güvənirsiniz. Biz insanların heç vaxt yeni sinir hüceyrələri əldə etmədiyini düşünürdük, lakin belə çıxır ki, biz onların kiçik bir hissəsini yeniyetməlik illərində əldə edirik. Bu, beyni yeni sinir hüceyrələrinə uyğunlaşmalı olan gənclər üçün həyatı bir az daha mürəkkəbləşdirir.

Bəs niyə? Niyə sinir hüceyrələri çoxalmır? Çoxalma prosesi mitoz adlanan bir prosesdən istifadə edərək bir hüceyrənin ikiyə bölünməsidir. Təsəvvür etdiyiniz kimi, sinir hüceyrələri çox ixtisaslaşmışdır –, onlar bədəndə çox spesifik, mürəkkəb bir iş görürlər. Nəticədə onların strukturları çox ixtisaslaşmışdır – kiçik “hüceyrə gövdəsi” və daha sonra digər neyronlarla və ya əzələlər kimi digər hüceyrə növləri ilə əlaqə yaratmaq üçün budaqlanan uzun proseslər var. İxtisaslaşdıqca hüceyrələr enerji və strukturlarını neyron hüceyrələr kimi öz “yeni” işlərinə sərf edir və bölünmə kimi başqa işləri görmək qabiliyyətindən imtina edirlər.

Morfoloji baxımdan

Neyronlar bölünə bilmir, çünki sentriolları yoxdur.

Sentriollar hüceyrə bölünməsində fəaliyyət göstərdiyi üçün neyronlarda bu orqanoidlərin olmaması hüceyrənin amitotik təbiəti ilə uyğun gəlir.

Funksional baxımdan

Sinir sistemindəki yeni hüceyrələr heç bir fayda verməyəcək. Bütün sinir sistemi neyronlararası əlaqələrə əsaslanır, ona görə də əlavə bir neyron əlavə etmək bu əlaqələri pozar və həm funksionallığı, həm də saxlanan məlumatı dəyişdirər.

Hər bir sinir hüceyrəsinin sinir sistemimizdə özünəməxsus yeri vardır. Onun işi müəyyən bir yerdən digərinə siqnal qəbul etməkdən ibarətdir. Yeni sinir hüceyrələrinin əlavə edilməsi çox mürəkkəb bir sistemdə bu çox xüsusi əlaqələri pozar.

Həmişə unutmayın ki, beyin yeni neyronlar yaratmadan özünü yenidən birləşdirə bilər. Bu, beynin xarizmasıdır ki, hüceyrələrin özləri təmir etmədən və ya bərpa etmədən təmir edə bilər. Məhz buna görə də bu, bir və eyni proses üçün alternativ yollar yaratmaq qabiliyyətinə görə hamının ən uyğunlaşan orqanıdır.

Ancaq yetkinlərdə bəzi yeni neyronlar yarana bilər.

Yetkinlərdə yeni neyronların yaranması ilk dəfə quşlarda nümayiş etdirildi, burada etiketli DNT prekursorları fərqli neyronlarda tapıldı. Məməlilər və insanlar üzərində aparılan təcrübələr sonradan göstərdi ki, böyüklərdə mərkəzi sinir sistemində (MSS) yeni neyronlar yaradılır, lakin bu, bəzi xüsusi bölgələrlə məhdudlaşır: iybilmə lampasının qranul hüceyrə təbəqəsi və hipokampusun dişli girusu. Bu yeni neyronlar yerli dövrə neyronları və interneyronlar kimi görünür (yəni uzun məsafəli neyronlar yoxdur).

Neyronlar bölünə bilmirsə, yeni neyronlar necə yaranır? Onlar inkişaf zamanı subventrikulyar zonada saxlanılan sinir kök hüceyrələrindən (NSC) gəlir. NSC-lərin böyüklərin beynində beyin plastisiyasında rol oynadığı güman edilir. Bununla belə, onların terapevtik potensialı var.


Nevrologiya. 2-ci nəşr.

Yetkin, fərqli neyronların bölünmədiyi çoxdan məlumdur (bax. Fəsil 22). Ancaq buna əməl etmir hamısı Yetkinlərin beynini təşkil edən neyronlar embrion inkişaf zamanı əmələ gəlir, baxmayaraq ki, bu şərh ümumiyyətlə qəbul edilmişdir. Bu fərziyyənin mahiyyəti 1980-ci illərdə Fernando Nottebohm və Rokfeller Universitetindəki həmkarları yetkin nəğmə quşlarının beyinlərində yeni neyronların istehsalını nümayiş etdirəndə şübhə altına alındı. Onlar göstərdilər ki, yetkin quşlara yeridilmiş etiketli DNT prekursorları sonradan tam differensiallaşdırılmış neyronlarda tapıla bilər ki, bu da neyronların etiketlənmiş prekursor yeridildikdən sonra hüceyrə bölünməsinin son dövrəsindən keçdiyini göstərir. Üstəlik, yeni neyronlar dendritləri genişləndirə və digər beyin nüvələri ilə müvafiq əlaqə yaratmaq üçün uzun aksonları layihələndirə bildilər. Yeni neyronların istehsalı quşların beyninin bir çox hissələrində aydın görünürdü, lakin mahnı istehsalı ilə məşğul olan sahələrdə xüsusilə nəzərə çarpırdı (24-cü Fəsildə B Haşiyəsinə baxın). Bu müşahidələr göstərdi ki, yetkin beyin ən azı bir neçə yeni sinir hüceyrələri yarada və onları sinir dövrələrinə daxil edə bilər (həmçinin Fəsil 15-ə baxın).

The production of new neurons in the adult brain has now been examined in mice, rats, monkeys and, finally, humans. In all cases, however, the new nerve cells in the mammalian CNS have been restricted to just two regions of the brain: (1) The granule cell layer of the olfactory bulb and (2) the dentate gyrus of the hippocampus. Furthermore, the new nerve cells are primarily local circuit neurons or interneurons. New neurons with long distance projections have not been seen. Each of these populations in the olfactory bulb and hippocampus is apparently generated from nearby sites near the surface of the lateral ventricle. As in bird brains, the newborn nerve cells extend axons and dendrites and become integrated into functional synaptic circuits. Evidently, a limited production of new neurons occurs continually in a few specific loci.

If neurons cannot divide (see Chapter 22), how does the adult brain generate these nerve cells? The answer emerged with the discovery that the sub-ventricular zone that produces neurons during development retains some neural stem cells in the adult. The term “stem cells” refers to a population of cells that are self-renewing�h cell can divide symmetrically to give rise to more cells like itself, but also can divide asymmetrically, giving rise to a new stem cell plus one or more differentiated cells. Over the past decade, several research groups have isolated stem cells from the adult brain that can reproduce in large numbers in cell culture. Such cells can then be induced to differentiate into neurons and glial cells, when exposed to appropriate signals. Many of these same signals mediate neuronal differentiation in normal development. Adult stem cells can be isolated not only from the anterior subventricular zone (near the olfactory bulb) and dentate gyrus, but from many other parts of the forebrain, cerebellum, midbrain, and spinal cord, although they do not apparently produce any new neurons in these sites. Inhibitory signals in these regions may prevent stem cells from generating neurons.

Why the generation of neurons is so limited in the adult brain is not known. This peculiar limitation is presumably related to the reasons discussed in Box D. Nevertheless, the fact that new neurons can be generated in a few regions of the adult brain suggests that this phenomenon can occur throughout the adult CNS. The ability of newly generated neurons to integrate into at least some synaptic circuits adds to the mechanisms available for plasticity in the adult brain. Thus, many investigators have begun to explore the potential applications of stem cell technology for the repair of circuits damaged by traumatic injury or degenerative disease.

Nəşriyyatçı ilə razılaşaraq, bu kitaba axtarış funksiyası ilə daxil olmaq mümkündür, lakin onu nəzərdən keçirmək mümkün deyil.


Scientists used to think that nerve cells were incapable of regeneration if they were damaged. This means that when you are born, you would have all the neurons that you would ever have in your life — take care of them because if they die they don't come back.

More recently, biologists have discovered that nerve cells probably can regenerate. They just don't do it very much or very fast. This has been a problem for people who injure their nerves or nervous system. Damage to the nervous system can often cause a person to be paralyzed. These broken nerves can't regenerate their neurons to fix themselves. Without these neurons, it becomes difficult or impossible to move arms or legs or even to breathe.


Glial Cell Types

Glial cell types all stem from two major categories – the macroglia and microglia. While macroglia are involved in regulating and optimizing nerve cell function, microglia make the immediate environment safer. Macroglia and macroglia (or their sub-types) are found in both the CNS and PNS and present with specific but often overlapping or collaborative roles.

Macroglia are found in seven different forms spread throughout the entire nervous system. These are oligodendrocytes, astrocytes, ependymal cells, radial glia, Schwann cells, satellite cells, and enteric glia. We will look at these in more detail further on. Microglia were, until very recently, thought to be limited to the central nervous system. They were then seen to cross into the peripheral nervous system in zebrafish, where they would pick up cellular debris from places of nerve fiber injury. The microglia would then return to the brain still holding this debris but the cells would become altered in the process. As altered microglial cells are found in large quantities in human neurodegenerative disease, this migration and return probably occurs in higher species, too.

Macroglia in the CNS

Macroglia in the CNS are grouped into subcategories of ependymal cells, oligodendrocytes, radial glia, and astrocytes.

Oligodendrocytes are best known for their ability to manufacture, repair, and arrange myelin sheaths around neuron axons. Myelin sheaths insulate nerve cell axons to prevent electrical impulses from leaking and enabling longer-distance communication. Oligodendrocytes also support the metabolic needs of the nerve cell axon.

Astrocytes are divided into star-like fibrous astrocytes and protoplasmic astrocytes, both of which connect signal-producing tissues (neurons) to cells that do not have this mode of communication, like blood vessels. Astrocytes also help to maintain the permeability of the blood-brain barrier where they sense glucose and ion levels inside the brain and regulate their flow into or out of it.

Radial glia are only found in specific areas of the CNS. This subgroup includes the Bergmann and Müller cells of the cerebellum and retina respectively. Radial cells modulate neurotransmission and optimize how information is processed. By forming a framework or scaffold on which other neurons can travel, radial glial cells are highly communicative. They also play roles in ion homeostasis, increased synapse stability, and improved brain plasticity and neuroprotection. This is done by regulating the surrounding extracellular fluid.

Müller cells act as optical fibers that guide incoming light through the retina to minimize scattering this makes for a clearer image. At the same time, they surround neurons and stabilize and protect the nervous tissue of the back of the eye. And, like all radial glia, they simultaneously regulate ions and glucose in the extracellular space.

Ependymal cells (ependymocytes) line the brain ventricles and spinal cord canal in a continuous sheet of epithelium known as the ependyma. These cells primarily produce cerebrospinal fluid (CSF). Depending on where they are located, ependymal cells also help to distribute neurotransmitters and hormones associated with the central nervous system. Furthermore, the microvilli of ependymal cells can absorb CSF and influence its flow and let certain substances in and out of the brain. Like the majority of glial cells, the ependyma also contributes to osmotic control within the brain via glucose and ion regulation.

Macroglia in the PNS

Macroglia contained in the peripheral nervous system are satellite glial cells, Schwann cells, and enteric glia.

Schwann cells (neurolemma) of the PNS mirror the role of oligodendrocytes in the central nervous system they myelinate the axons of neurons and modulate extracellular fluid. However, while a single oligodendrocyte will provide insulation for multiple neurons in the CNS, the opposite is true in the PNS – a single axon hosts multiple Schwann cells, each of which myelinates its own section. The picture shows the tree-ring form of the myelin layers that surround the central axon of the nerve cell.

Satellite glial cells or SGCs surround the sensory and autonomic ganglia. Ganglia are relay stations where one nerve enters and another exits. In autonomic (involuntary) nervous system pathways, SGCs respond to chemical messengers (neurotransmitters) and optimize them so that vital responses such as heart rate and vasoconstriction go as smoothly as possible. In the sensory nervous system, satellite cells regulate potassium levels and the neurons’ response to evoked potentials without the presence of neurotransmitters. Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) describes a group of inherited conditions that cause damage to the peripheral nerves, often specifically to SGCs. Symptoms include impaired sensory and motor activity of the limbs that causes mild to severe loss of sensation and muscle weakness. Satellite glial cells are also associated with chronic and acute pain responses.

Enteric glia are found in the lining of the intestines. They assist with gut motility (peristalsis) and enable contact between different cells of the intestinal wall. The enteric nervous system or ENS is secondary in cell population only to the central nervous system. Enteric glial cells seem to feature characteristics of other nervous tissue cells such as astrocytes and oligodendrocytes. Recent topics such as the gut-brain axis will undoubtedly throw more light on the importance of enteric glia. The fact that these cells are more broadly differentiated than any other type of glial cells makes them interesting subjects. What is already known is that enteric glial cells change in function and form according to their location, the age of the host, and even that person’s gender.

Microglia in the CNS

Microglia in the CNS are not totally limited to the central nervous system – they like to take short trips into peripheral nerve tissue. Researchers have found that they temporarily migrate into the peripheral nervous syste in rodents and zebrafish, and the presence of slightly changed microglia in human brain degeneration tells us that this occurs in humans, too. Microglia seem to change after they have traveled into the peripheral nervous system – imagine coming home with a sun tan or tummy bag after a trip away from home.

Microglia play important roles in nervous tissue immunity and inflammatory responses, working much like macrophages and clearing away cellular debris and toxins. Other roles include optimizing different brain circuits to enable cognitive development – microglia cells eliminate previously-formed synapses that are no longer useful. These cells can modulate the mechanisms of memory and learning, and their degeneration has been associated with Alzheimer’s disease.


İçindəkilər

Three G0 states exist and can be categorized as either reversible (quiescent) or irreversible (senescent and differentiated). Each of these three states can be entered from the G1 phase before the cell commits to the next round of the cell cycle. Quiescence refers to a reversible G0 state where subpopulations of cells reside in a 'quiescent' state before entering the cell cycle after activation in response to extrinsic signals. Quiescent cells are often identified by low RNA content, lack of cell proliferation markers, and increased label retention indicating low cell turnover. [5] [6] Senescence is distinct from quiescence because senescence is an irreversible state that cells enter in response to DNA damage or degradation that would make a cell's progeny nonviable. Such DNA damage can occur from telomere shortening over many cell divisions as well as reactive oxygen species (ROS) exposure, oncogene activation, and cell-cell fusion. While senescent cells can no longer replicate, they remain able to perform many normal cellular functions. [7] [8] [9] [10] Senescence is often a biochemical alternative to the self-destruction of such a damaged cell by apoptosis. In contrast to cellular senescence, quiescence is not a reactive event but part of the core programming of several different cell types. Finally, differentiated cells are stem cells that have progressed through a differentiation program to reach a mature – terminally differentiated – state. Differentiated cells continue to stay in G0 and perform their main functions indefinitely.

Transcriptomes Edit

The transcriptomes of several types of quiescent stem cells, such as hematopoietic, muscle, and hair follicle, have been characterized through high-throughput techniques, such as microarray and RNA sequencing. Although variations exist in their individual transcriptomes, most quiescent tissue stem cells share a common pattern of gene expression that involves downregulation of cell cycle progression genes, such as cyclin A2, cyclin B1, cyclin E2, and survivin, and upregulation of genes involved in the regulation of transcription and stem cell fate, such as FOXO3 and EZH1. Downregulation of mitochondrial cytochrome C also reflects the low metabolic state of quiescent stem cells. [11]

Epigenetik redaktə

Many quiescent stem cells, particularly adult stem cells, also share similar epigenetic patterns. For example, H3K4me3 and H3K27me3, are two major histone methylation patterns that form a bivalent domain and are located near transcription initiation sites. These epigenetic markers have been found to regulate lineage decisions in embryonic stem cells as well as control quiescence in hair follicle and muscle stem cells via chromatin modification. [11]

Cell cycle regulators Edit

Functional tumor suppressor genes, particularly p53 and Rb gene, are required to maintain stem cell quiescence and prevent exhaustion of the progenitor cell pool through excessive divisions. For example, deletion of all three components of the Rb family of proteins has been shown to halt quiescence in hematopoietic stem cells. Lack of p53 has been shown to prevent differentiation of these stem cells due to the cells’ inability to exit the cell cycle into the G0 faza. In addition to p53 and Rb, cyclin dependent kinase inhibitors (CKIs), such as p21, p27, and p57, are also important for maintaining quiescence. In mouse hematopoietic stem cells, knockout of p57 and p27 leads to G0 exit through nuclear import of cyclin D1 and subsequent phosphorylation of Rb. Finally, the Notch signaling pathway has been shown to play an important role in maintenance of quiescence. [11]

Post-transcriptional regulation Edit

Post-transcriptional regulation of gene expression via miRNA synthesis has been shown to play an equally important role in the maintenance of stem cell quiescence. miRNA strands bind to the 3’ untranslated region (3’ UTR) of target mRNA’s, preventing their translation into functional proteins. The length of the 3’ UTR of a gene determines its ability to bind to miRNA strands, thereby allowing regulation of quiescence. Some examples of miRNA's in stem cells include miR-126, which controls the PI3K/AKT/mTOR pathway in hematopoietic stem cells, miR-489, which suppresses the DEK oncogene in muscle stem cells, and miR-31, which regulates Myf5 in muscle stem cells. miRNA sequestration of mRNA within ribonucleoprotein complexes allows quiescent cells to store the mRNA necessary for quick entry into the G1 phase. [11]

Response to stress Edit

Stem cells that have been quiescent for a long time often face various environmental stressors, such as oxidative stress. However, several mechanisms allow these cells to respond to such stressors. For example, the FOXO transcription factors respond to the presence of reactive oxygen species (ROS) while HIF1A and LKB1 respond to hypoxic conditions. In hematopoietic stem cells, autophagy is induced to respond to metabolic stress. [11]

Tissue stem cells Edit

Stem cells are cells with the unique ability to produce differentiated daughter cells and to preserve their stem cell identity through self-renewal. [12] In mammals, most adult tissues contain tissue-specific stem cells that reside in the tissue and proliferate to maintain homeostasis for the lifespan of the organism. These cells can undergo immense proliferation in response to tissue damage before differentiating and engaging in regeneration. Some tissue stem cells exist in a reversible, quiescent state indefinitely until being activated by external stimuli. Many different types of tissue stem cells exist, including muscle stem cells (MuSCs), neural stem cells (NSCs), intestinal stem cells (ISCs), and many others.

Stem cell quiescence has been recently suggested to be composed of two distinct functional phases, G0 and an ‘alert’ phase termed GAlert. [13] Stem cells are believed to actively and reversibly transition between these phases to respond to injury stimuli and seem to gain enhanced tissue regenerative function in GAlert. Thus, transition into GAlert has been proposed as an adaptive response that enables stem cells to rapidly respond to injury or stress by priming them for cell cycle entry. In muscle stem cells, mTORC1 activity has been identified to control the transition from G0 into GAlert along with signaling through the HGF receptor cMet. [13]

Mature hepatocytes Edit

While a reversible quiescent state is perhaps most important for tissue stem cells to respond quickly to stimuli and maintain proper homeostasis and regeneration, reversible G0 phases can be found in non-stem cells such as mature hepatocytes. [14] Hepatocytes are typically quiescent in normal livers but undergo limited replication (less than 2 cell divisions) during liver regeneration after partial hepatectomy. However, in certain cases, hepatocytes can experience immense proliferation (more than 70 cell divisions) indicating that their proliferation capacity is not hampered by existing in a reversible quiescent state. [14]

Senescent cells Edit

Often associated with aging and age-related diseases in vivo, senescent cells can be found in many renewable tissues, including the stroma, vasculature, hematopoietic system, and many epithelial organs. Resulting from accumulation over many cell divisions, senescence is often seen in age-associated degenerative phenotypes. Senescent fibroblasts in models of breast epithelial cell function have been found to disrupt milk protein production due to secretion of matrix metalloproteinases. [15] Similarly, senescent pulmonary artery smooth muscle cells caused nearby smooth muscle cells to proliferate and migrate, perhaps contributing to hypertrophy of pulmonary arteries and eventually pulmonary hypertension. [16]

Differentiated muscle Edit

During skeletal myogenesis, cycling progenitor cells known as myoblasts differentiate and fuse together into non-cycling muscle cells called myocytes that remain in a terminal G0 faza. [17] As a result, the fibers that make up skeletal muscle (myofibers) are cells with multiple nuclei, referred to as myonuclei, since each myonucleus originated from a single myoblast. Skeletal muscle cells continue indefinitely to provide contractile force through simultaneous contractions of cellular structures called sarcomeres. Importantly, these cells are kept in a terminal G0 phase since disruption of muscle fiber structure after myofiber formation would prevent proper transmission of force through the length of the muscle. Muscle growth can be stimulated by growth or injury and involves the recruitment of muscle stem cells – also known as satellite cells – out of a reversible quiescent state. These stem cells differentiate and fuse to generate new muscle fibers both in parallel and in series to increase force generation capacity.

Cardiac muscle is also formed through myogenesis but instead of recruiting stem cells to fuse and form new cells, heart muscle cells – known as cardiomyocytes – simply increase in size as the heart grows larger. Similarly to skeletal muscle, if cardiomyocytes had to continue dividing to add muscle tissue the contractile structures necessary for heart function would be disrupted.

Differentiated bone Edit

Of the four major types of bone cells, osteocytes are the most common and also exist in a terminal G0 faza. Osteocytes arise from osteoblasts that are trapped within a self-secreted matrix. While osteocytes also have reduced synthetic activity, they still serve bone functions besides generating structure. Osteocytes work through various mechanosensory mechanisms to assist in the routine turnover over bony matrix.

Differentiated nerve Edit

Outside of a few neurogenic niches in the brain, most neurons are fully differentiated and reside in a terminal G0 faza. These fully differentiated neurons form synapses where electrical signals are transmitted by axons to the dendrites of nearby neurons. In this G0 state, neurons continue functioning until senescence or apoptosis. Numerous studies have reported accumulation of DNA damage with age, particularly oxidative damage, in the mammalian brain. [18]

Role of Rim15 Edit

Rim15 was first discovered to play a critical role in initiating meiosis in diploid yeast cells. Under conditions of low glucose and nitrogen, which are key nutrients for the survival of yeast, diploid yeast cells initiate meiosis through the activation of early meiotic-specific genes (EMGs). The expression of EMGs is regulated by Ume6. Ume6 recruits the histone deacetylases, Rpd3 and Sin3, to repress EMG expression when glucose and nitrogen levels are high, and it recruits the EMG transcription factor Ime1 when glucose and nitrogen levels are low. Rim15, named for its role in the regulation of an EMG called IME2, displaces Rpd3 and Sin3, thereby allowing Ume6 to bring Ime1 to the promoters of EMGs for meiosis initiation. [19]

In addition to playing a role in meiosis initiation, Rim15 has also been shown to be a critical effector for yeast cell entry into G0 in the presence of stress. Signals from several different nutrient signaling pathways converge on Rim15, which activates the transcription factors, Gis1, Msn2, and Msn4. Gis1 binds to and activates promoters containing post-diauxic growth shift (PDS) elements while Msn2 and Msn4 bind to and activate promoters containing stress-response elements (STREs). Although it is not clear how Rim15 activates Gis1 and Msn2/4, there is some speculation that it may directly phosphorylate them or be involved in chromatin remodeling. Rim15 has also been found to contain a PAS domain at its N terminal, making it a newly discovered member of the PAS kinase family. The PAS domain is a regulatory unit of the Rim15 protein that may play a role in sensing oxidative stress in yeast. [19]

Nutrient signaling pathways Edit

Glucose Edit

Yeast grows exponentially through fermentation of glucose. When glucose levels drop, yeast shift from fermentation to cellular respiration, metabolizing the fermentative products from their exponential growth phase. This shift is known as the diauxic shift after which yeast enter G0. When glucose levels in the surroundings are high, the production of cAMP through the RAS-cAMP-PKA pathway (a cAMP-dependent pathway) is elevated, causing protein kinase A (PKA) to inhibit its downstream target Rim15 and allow cell proliferation. When glucose levels drop, cAMP production declines, lifting PKA's inhibition of Rim15 and allowing the yeast cell to enter G0. [19]

Nitrogen Edit

In addition to glucose, the presence of nitrogen is crucial for yeast proliferation. Under low nitrogen conditions, Rim15 is activated to promote cell cycle arrest through inactivation of the protein kinases TORC1 and Sch9. While TORC1 and Sch9 belong to two separate pathways, namely the TOR and Fermentable Growth Medium induced pathways respectively, both protein kinases act to promote cytoplasmic retention of Rim15. Under normal conditions, Rim15 is anchored to the cytoplasmic 14-3-3 protein, Bmh2, via phosphorylation of its Thr1075. TORC1 inactivates certain phosphatases in the cytoplasm, keeping Rim15 anchored to Bmh2, while it is thought that Sch9 promotes Rim15 cytoplasmic retention through phosphorylation of another 14-3-3 binding site close to Thr1075. When extracellular nitrogen is low, TORC1 and Sch9 are inactivated, allowing dephosphorylation of Rim15 and its subsequent transport to the nucleus, where it can activate transcription factors involved in promoting cell entry into G0. It has also been found that Rim15 promotes its own export from the nucleus through autophosphorylation. [19]

Phosphate Edit

Yeast cells respond to low extracellular phosphate levels by activating genes that are involved in the production and upregulation of inorganic phosphate. The PHO pathway is involved in the regulation of phosphate levels. Under normal conditions, the yeast cyclin-dependent kinase complex, Pho80-Pho85, inactivates the Pho4 transcription factor through phosphorylation. However, when phosphate levels drop, Pho81 inhibits Pho80-Pho85, allowing Pho4 to be active. When phosphate is abundant, Pho80-Pho85 also inhibits the nuclear pool of Rim 15 by promoting phosphorylation of its Thr1075 Bmh2 binding site. Thus, Pho80-Pho85 acts in concert with Sch9 and TORC1 to promote cytoplasmic retention of Rim15 under normal conditions. [19]

Cyclin C/Cdk3 and Rb Edit

The transition from G1 to S phase is promoted by the inactivation of Rb through its progressive hyperphosphorylation by the Cyclin D/Cdk4 and Cyclin E/Cdk2 complexes in late G1. An early observation that loss of Rb promoted cell cycle re-entry in G0 cells suggested that Rb is also essential in regulating the G0 to G1 transition in quiescent cells. [20] Further observations revealed that levels of cyclin C mRNA are highest when human cells exit G0, suggesting that cyclin C may be involved in Rb phosphorylation to promote cell cycle re-entry of G0 arrested cells. Immunoprecipitation kinase assays revealed that cyclin C has Rb kinase activity. Furthermore, unlike cyclins D and E, cyclin C's Rb kinase activity is highest during early G1 and lowest during late G1 and S phases, suggesting that it may be involved in the G0 to G1 transition. The use of fluorescence-activated cell sorting to identify G0 cells, which are characterized by a high DNA to RNA ratio relative to G1 cells, confirmed the suspicion that cyclin C promotes G0 exit as repression of endogenous cyclin C by RNAi in mammalian cells increased the proportion of cells arrested in G0. Further experiments involving mutation of Rb at specific phosphorylation sites showed that cyclin C phosphorylation of Rb at S807/811 is necessary for G0 exit. It remains unclear, however, whether this phosphorylation pattern is sufficient for G0 exit. Finally, co-immunoprecipitation assays revealed that cyclin-dependent kinase 3 (cdk3) promotes G0 exit by forming a complex with cyclin C to phosphorylate Rb at S807/811. Interestingly, S807/811 are also targets of cyclin D/cdk4 phosphorylation during the G1 to S transition. This might suggest a possible compensation of cdk3 activity by cdk4, especially in light of the observation that G0 exit is only delayed, and not permanently inhibited, in cells lacking cdk3 but functional in cdk4. Despite the overlap of phosphorylation targets, it seems that cdk3 is still necessary for the most effective transition from G0 to G1. [21]

Rb and G0 exit Edit

Studies suggest that Rb repression of the E2F family of transcription factors regulates the G0 to G1 transition just as it does the G1 to S transition. Activating E2F complexes are associated with the recruitment of histone acetyltransferases, which activate gene expression necessary for G1 entry, while E2F4 complexes recruit histone deacetylases, which repress gene expression. Phosphorylation of Rb by Cdk complexes allows its dissociation from E2F transcription factors and the subsequent expression of genes necessary for G0 exit. Other members of the Rb pocket protein family, such as p107 and p130, have also been found to be involved in G0 arrest. p130 levels are elevated in G0 and have been found to associate with E2F-4 complexes to repress transcription of E2F target genes. Meanwhile, p107 has been found to rescue the cell arrest phenotype after loss of Rb even though p107 is expressed at comparatively low levels in G0 hüceyrələr. Taken together, these findings suggest that Rb repression of E2F transcription factors promotes cell arrest while phosphorylation of Rb leads to G0 exit via derepression of E2F target genes. [20] In addition to its regulation of E2F, Rb has also been shown to suppress RNA polymerase I and RNA polymerase III, which are involved in rRNA synthesis. Thus, phosphorylation of Rb also allows activation of rRNA synthesis, which is crucial for protein synthesis upon entry into G1. [21]


Transitions from proliferative to neurogenic mode

Evidence indicates that the cell-intrinsic and extrinsic cues coordinately regulate proliferation vs. neurogenic balances of the fate of aRGs (Miyata et al., 2010 Okano and Temple, 2009). In vivo clonal analysis demonstrated that mouse NEs/aRGs change their division mode from proliferative (symmetric) to neurogenic (asymmetric) around E11–E12 (Gao et al., 2014). Importantly, this proliferative-to-neurogenic (symmetric-to-asymmetric) transition occurs once and is irreversible in individual


Well, the answer is that the brain's neurones have an architecture that's what's called post-mitotic: there are only a few restricted areas in the brain and central nervous system where there are new nerve cells being born in an adult brain.

This means that, for the most part, you must rely on the complement of nerve cells that you are born with - and which continue to divide for a very short window after you were born - meaning that what you're born with is what you have to make last a lifetime.

There's a reason for this, because if brain cells were dividing all over the place - and remember that brain cells have long connections that they make from one cell to the other, and those connections are crucial to you being able to do the right thing, say the right thing, have memories and for your brain to be able to work properly - if those cells were dividing all over the place and making aberrant connections, then it will be very, very difficult to preserve that architecture. So there's kind of method in the madness.

The problem is that, as that is a fixed structure, it's very hard to repair it by getting the cells to re-divide because basically, if you have an injury that's bad enough to destroy a part of your brain or your nervous system, evolutionarily speaking the chances are you'd be dead anyway. So, we haven't really evolved the ability to repair the brain and spinal cord.

In some animals though, that can happen and things like gold fish, lampreys, and also even salamanders can restore whole limbs, and bits of their nervous systems. If you take the eye out of a frog, turn it around and put it back in again, it will rewire itself back into the brain, only, because the eyes now are upside down, the animals see upside down and it does the wrong thing. If you hold a fly in front of it, instead of jumping forward at the fly, it jumps backwards and takes a bite out of the deck.

That won a Nobel Prize for Roger Sperry a few years ago and proves that some animals can regenerate their nervous system, but certainly, not us unfortunately.


Videoya baxın: Ayna neyronları nədir? (Dekabr 2022).