Neuroepiteliální buňka

Neuroepiteliální buňky jsou „kmenovými buňkami“ nervového systému, které se odvozují od skutečných kmenových buněk v několika různých fázích vývoje nervové soustavy. Tyto nervové kmenové buňky se pak dále diferencují v různé typy buněk, jako jsou neurony, astrocyty a další gliové buňky. Objevují se během embryonálního vývoje nervové trubice i při neurogenezi dospělých ve specifických oblastech centrálního nervového systému. Jsou také spojovány s několika neurodegenerativními onemocněními. Tyto buňky se často nazývají neuroblasty ve snaze vymezit je jako prekurzory neuronů a gliových buněk.

Embryonální nervový vývoj

Vývoj neurální trubice

Během třetího týdne embryonálního růstu se u raného plodu začíná vyvíjet mozek v procesu zvaném indukce. Neuroepiteliální buňky ektodermu se začnou rychle množit a skládat za vzniku neurální ploténky, která se během čtvrtého týdne embryonálního růstu invaginuje a vytváří neurální trubici. Při tvorbě neurální trubice dochází k polarizaci neuroepiteliálních buněk orientací apikální strany buňky směrem dovnitř, kde se později vytvoří ventrikulární zóna, a bazální strana je orientována směrem ven, kde se dotýká piálního neboli vnějšího povrchu vyvíjejícího se mozku. V rámci této polarity neuroepiteliální buňky exprimují prominin-1 v apikální plazmatické membráně a také těsné spoje, které udržují polaritu buněk. Integrin α6 ukotvuje neuroepiteliální buňky k bazální lamině. Neurální trubice začíná jako jedna vrstva pseudostratifikovaných epiteliálních buněk, ale rychlá proliferace neuroepiteliálních buněk vytváří další vrstvy a nakonec tři odlišné oblasti růstu. Při tvorbě těchto dalších vrstev musí dojít ke snížení apikálně-bazální polarity. Další proliferací buněk v těchto oblastech vznikají tři odlišné oblasti mozku: přední mozek, střední mozek a zadní mozek. Samotná nervová ploténka nakonec dává vzniknout míše.

Proliferace neuroepiteliálních buněk

Neuroepiteliální buňky se při asymetrickém dělení symetricky dělí nebo diferencují na progenitorové buňky nebo radiální gliové buňky. Ty se mohou dále diferencovat na neurony nebo gliové buňky.

Neuroepiteliální buňky patří do třídy kmenových buněk a mají podobné vlastnosti, především schopnost sebeobnovy. Během tvorby neurální trubice procházejí neuroepiteliální buňky symetrickým proliferačním dělením, které dává vzniknout dvěma novým neuroepiteliálním buňkám. V pozdější fázi vývoje mozku se neuroepiteliální buňky začínají samovolně obnovovat a asymetrickým dělením dávají současně vznik progenitorům, které nejsou kmenovými buňkami, jako jsou radiální gliové buňky. Exprese Tis21, antiproliferačního genu, způsobí, že neuroepiteliální buňka přejde z proliferačního dělení na dělení neuronické. Mnoho neuroepiteliálních buněk se také dělí na radiální gliové buňky, podobné, ale osudově omezenější buňky. Jako buňka s omezenějším osudem bude radiální gliová buňka v rámci gliogeneze vytvářet buď postmitotické neurony, intermediární progenitorové buňky, nebo astrocyty. Během dělení neuroepiteliálních buněk umožňuje interkinetická jaderná migrace buňkám neomezené dělení při zachování hustého balení. Během G1 buněčné jádro migruje na bazální stranu buňky a zůstává tam po dobu S fáze a migruje na apikální stranu pro G2 fázi. Tato migrace vyžaduje pomoc mikrotubulů a aktinových vláken.

Doporučujeme:  Ruka (anatomie)

Radiální přechod gliových buněk

Z neuroepiteliálních buněk vznikají radiální gliové buňky již v rané fázi embryonálního vývoje. Neuroepiteliální buňky začnou snižovat své epiteliální vlastnosti, aby mohly přejít na gliové buňky. V průběhu neuroepiteliálních buněk přestává docházet k expresi okludinu, proteinu těsného spojení. Ztráta okludinu způsobí ztrátu předchozího těsného spojení, které je nezbytné pro vznik neepiteliálních buněk, jako jsou neurony. Další protein těsného spojení, PAR3, zůstává na apikální straně buňky, kde se kolokuje s N-kadherinem a udržuje apikální stranu neuroepiteliální buňky neporušenou. V případě nepřítomnosti okludinu dochází stále ke ztrátě určité polarity a neuroepiteliální buňka dává vzniknout radiální gliové buňce.

Geneze neuroepiteliálních buněk v dospělém CNS

Směrem od ependymální vrstvy SVZ se nervové buňky stále více diferencují.

V CNS dospělého člověka vznikají neuroepiteliální buňky v několika různých oblastech mozku: v subventrikulární zóně (SVZ), v čichovém bulbu a v dentátovém gyru hipokampu. Tyto buňky se nevyskytují v žádné části periferního nervového systému. Neuroepiteliální buňky, které jsou často řazeny mezi nervové kmenové buňky, dávají vzniknout pouze několika odrůdám nervových buněk, čímž se stávají multipotentními – což je určitý rozdíl od pluripotentních kmenových buněk, které se vyskytují při embryonálním vývoji. Neuroepiteliální buňky podléhají mitóze a vytvářejí další neuroepiteliální buňky, radiální gliové buňky nebo progenitorové buňky, přičemž poslední dvě se diferencují buď v neurony, nebo gliové buňky. Neuroepiteliální buňky procházejí dvěma různými formami mitózy: asymetrickým diferencujícím dělením a symetrickým proliferujícím dělením. Výsledkem asymetrického dělení jsou dvě různé varianty dceřiných buněk (tj. neuroepiteliální buňka se dělí na radiální gliovou buňku a další neuroepiteliální buňku), zatímco při symetrické verzi vznikají identické dceřiné buňky. Tento efekt je způsoben orientací mitotického vřeténka, které se nachází buď v zadní, nebo v přední části mitotické buňky, a nikoli ve středu, kde se nachází při symetrickém dělení. Progenitorové buňky a radiální gliové buňky reagují na extracelulární trofické faktory – jako je ciliární neurotrofický faktor (CNTF), cytokiny nebo neuregulin 1 (NGR1) – které mohou rozhodnout o tom, zda se buňky budou diferencovat buď v neurony, nebo v glie. Celkově je neurogeneze regulována jak mnoha různorodými regulačními drahami v CNS, tak i několika dalšími faktory, od genů až po vnější podněty, jako je například individuální chování člověka. Rozsáhlá propojená síť regulačních reakcí působí na doladění odpovědí poskytovaných nově vytvořenými neurony.

Neurogeneze při opravě nervů

Neurogeneze v dospělém mozku je často spojována s nemocemi, které zhoršují CNS, jako je Huntingtonova, Alzheimerova a Parkinsonova choroba. U pacientů s těmito chorobami je sice neurogeneze dospělých v hipokampu zvýšená, ale zda jsou její účinky regenerační, nebo neprůkazné, se teprve ukáže. U jedinců s těmito chorobami se také často projevují snížené čichové schopnosti i snížená kognitivní aktivita v hipokampu, tedy v oblastech specifických pro neurogenezi. Geny spojené s těmito chorobami, jako jsou α-synuklein, presenilin 1, MAPT (mikrotubulární protein tau) a huntingtin, jsou také často spojovány s plasticitou v mozku a její modifikací. Neuroplasticita je komplementárně spojena s neurogenezí. Nové neurony vytvořené neuroepiteliálními buňkami, progenitory a radiálními gliovými buňkami nepřežijí, pokud se nebudou schopny začlenit do systému navázáním spojení s novými sousedy. Z toho vyplývá i řada kontroverzních koncepcí, jako je neurogenní terapie zahrnující transplantaci lokálních progenitorových buněk do poškozené oblasti.

Doporučujeme:  Proprioceptory

Dysembryoplastický neuroepiteliální nádor (DNT)

Dysembryoplastický neuroepiteliální nádor

Dysembryoplastické neuroepiteliální nádory jsou vzácné, nezhoubné nádory, které postihují děti a dospívající do dvaceti let. Nádor se vyskytuje ve tkáni pokrývající mozek a míchu. Příznaky nádoru závisí na jeho umístění, ale u většiny dětí se objevují záchvaty, které nelze zvládnout léky. DNT se obvykle léčí invazivním chirurgickým zákrokem a pacienti jsou obvykle schopni se plně zotavit s malými nebo žádnými dlouhodobými následky.

Neuroepiteliální cysty, známé také jako koloidní cysty, se vyvíjejí u jedinců ve věku 20-50 let a jsou poměrně vzácné u jedinců mladších dvaceti let. Cysty jsou nezhoubné nádory, které se obvykle objevují v přední části třetí komory. Cysty se vyskytují v epitelu a vystavují své pacienty riziku obstrukčního hydrocefalu, zvýšeného intrakraniálního tlaku a vzácně intracystického krvácení. To je důsledkem zvětšování cyst, které způsobuje, že epitel vylučuje další hlenovitou tekutinu. Cysty jsou obvykle nalezeny náhodně nebo pokud se pacienti stanou symptomatickými a mají příznaky hydrocefalu. Větší cysty se operují, zatímco menší cysty, které neobtěžují, lze ponechat v klidu.

Oligodendrogliální nádory se projevují v gliových buňkách, které jsou zodpovědné za podporu a ochranu nervových buněk v mozku. Nádor se vyvíjí nad oligodendrocyty a obvykle se nachází v mozku v okolí čelních nebo spánkových laloků. Nádory mohou růst buď pomalu, dobře diferencovaným způsobem, který oddaluje nástup příznaků, nebo mohou růst rychle a vytvářet anaplastický oligodendrogliom. Mezi příznaky tohoto typu nádoru patří bolesti hlavy a problémy se zrakem. Ucpání mozkových komor může navíc způsobit nahromadění mozkomíšního moku, což vede k otoku v okolí nádoru. Příznaky může ovlivnit také umístění nádoru, protože nádory čelních laloků mohou způsobit postupné změny nálady nebo osobnosti, zatímco nádory spánkových laloků mají za následek problémy s koordinací a řečí.

Vědci dokázali vytvořit neuronální chiméry kombinací neuronů, které se vyvinuly z embryonálních kmenových buněk, s gliovými buňkami, které byly rovněž odvozeny z embryonálních kmenových buněk. Tyto neurální chiméry poskytují vědcům komplexní způsob studia molekulárních mechanismů, které stojí za opravou a regenerací buněk prostřednictvím neuroepiteliálních prekurzorových buněk, a doufejme, že vrhnou světlo na možnou opravu nervového systému v klinickém prostředí. Ve snaze identifikovat klíčové znaky, které odlišují neuroepiteliální buňky od jejich progenitorových buněk, vědci identifikovali intermediární vlákno, které bylo exprimováno 98 % neuroepiteliálních buněk nervové trubice, ale žádnou z jejich progenitorových buněk. Po tomto objevu bylo jasné, že všechny tři typy buněk nervového systému pocházejí z homogenní populace kmenových buněk. Aby bylo možné provést klinickou opravu nervové soustavy, potřebovali vědci dále charakterizovat regionální určení kmenových buněk během vývoje mozku tím, že určí, které faktory zavazují prekurzory k tomu, aby se staly těmi či oněmi. Přestože přesné faktory, které vedou k diferenciaci, nejsou známy, vědci využili lidsko-potkaní nervové chiméry ke zkoumání vývoje lidských neuronů a gliových buněk na zvířecím modelu. Tyto neurální chiméry umožnily vědcům zkoumat neurologická onemocnění na zvířecím modelu, kde lze kontrolovat traumatické a reaktivní změny. Vědci doufají, že nakonec budou moci využít informace získané z těchto pokusů s neurálními chimérami k opravě oblastí mozku postižených poruchami centrálního nervového systému. Problém doručení však stále není vyřešen, protože se ukázalo, že neurální chiméry cirkulují v mozkových komorách a začleňují se do všech částí CNS. Nalezením environmentálních signálů diferenciace by se transplantace neuroepiteliálních prekurzorů mohla využít při léčbě mnoha onemocnění včetně roztroušené sklerózy, Huntingtonovy choroby a Parkinsonovy choroby. Další zkoumání neurálních chimérických buněk a chimérických mozků poskytne důkazy pro manipulaci se správnými geny a zvýšení účinnosti opravy neurální transplantace.

Doporučujeme:  Tělesný zápach

Výzkum deprese ukazuje, že jeden z hlavních příčinných faktorů deprese, stres, ovlivňuje také neurogenezi. Tato souvislost vedla výzkumníky k postulátu, že deprese by mohla být důsledkem změn v úrovni neurogeneze v dospělém mozku, konkrétně v dentátovém gyru. Studie naznačují, že stres ovlivňuje neurogenezi zvýšením hladiny glukokortikoidů a snížením hladiny neurotransmiterů, jako je serotonin. Tyto účinky byly dále ověřeny vyvoláním stresu u laboratorních zvířat, což vedlo ke snížení úrovně neurogeneze. Kromě toho moderní terapie, které léčí depresi, rovněž podporují neurogenezi. Probíhající výzkum se snaží tuto souvislost dále ověřit a definovat mechanismus, jakým k ní dochází. To by potenciálně mohlo vést k lepšímu pochopení vývoje deprese i budoucích metod léčby.

Neurální vývoj/neuralizace – Neurula – Neurální záhyby – Neurální rýha – Neurální trubice – Neurální hřeben – Neuromera (Rhombomere) – Notochord – Neurální ploténka

Vývoj oka – Zrakové váčky – Zraková stopka – Zrakový pohárek – Sluchový váček – Sluchová jamka

Trichocyt – Keratinocyt

přední hypofýza (gonadotrop, kortikotrop, tyreotrop, somatotrop, laktotrop )

Chromafinní buňka – Parafolikulární buňka

Melanoblast → melanocyt (névus)Merkelova buňka

Odontoblast – Cementoblast

glie: Schwannovy buňky – satelitní gliové buňky

Oligodendrocytární progenitor → Oligodendrocyt – Astrocyt – Ependymální buňka – Pinealocyt