Глиальные клетки участвуют практически во всех аспектах активности нейронов и играют важную роль в функциональной активности мозга, его развитии, повреждении и болезнях. Вирхов ввел термин «нейроглия» (синоним глиальных клеток) на основе греческого слова «glía», что означает «клей».
Глиальные клетки традиционно делятся на три категории: астроциты, олигодендроциты и микроглии. NG2-glia, также известные как полидендроциты, были идентифицированы как новый класс глиальных клеток, которые экспрессируют протеогликан NG2. Эти клетки были признаны в качестве клеток-предшественников олигодендроцитов . В дополнение к этим основным классам глиальных клеток также идентифицированы некоторые специализированные глиальные клетки в отдельных областях мозга, такие как Müller glia в сетчатке и Bergmann glia в мозжечке ( Kettenmann and Verkhratsky, 2008 ).
В большинстве случаев выделение одного типа нейроглии из посмертных тканей затруднена; например, первые астроциты, выделенные из постмортальной ткани, неожиданно были "заражены" другими клетками, включая микроглии. Основным препятствием является отсутствие методов очистки для выделения отдельных клеток нейроглии ( Zhang et al., 2016). Исследования показывают, что нейроглии грызунов недостаточны для моделирования заболеваний / расстройств, связанных с нейроглией человека, из-за больших различий в распределении типов нейроглии, нейроанатомии и нейрогенеза между грызунами и людьми ( Oberheim et al., 2009 ). Более того, многие современные методы, применяемые для изоляции клеток глии , могут также изменять фенотипы живых глиальных клеток ( Muffat et al., 2016 ).
В свете этих проблем построение in vitro модели человеческих глиальных клеток могут иметь большое значение. iPSCs стали полезным инструментом для моделирования заболеваний, изучения развития ЦНС человека и изучения методов лечения расстройств ЦНС ( Li и Izpisua Belmonte, 2016 , Hamazaki et al., 2017 ; Shi et al., 2017 ).
Широкие возможности дифференциации iPSC позволяют получать большое количество типов переменных клеток в зависимости от их типа. Между тем, iPSCs могут генерироваться из клеток крови пациентов, фибробластов кожи и других источников соматических клеток, предоставляя неограниченные возможности и ценные сведения , связанные с болезнью клетки. Создание глиальных клеток из iPSCs открыло новую область для исследования роли глиальных клеток в развитии, функции и заболевании ЦНС на клеточном уровне ( Chandrasekaran et al., 2016 ; Gonzalez et al., 2017. Глиальные клетки участвуют в генезе многих неврологических заболеваниях, таких как боковой амиотрофический склероз (ALS), повреждение спинного мозга (SCI), болезнь Альцгеймера (AD) и рассеянный склероз (MS). hiPSC-полученные глиальные клетки могут обеспечить новые и этически приемлемые источники клеток для терапии замещения глиальных клеток.
Астроциты, как наиболее многочисленный тип глиальных клеток, содержат гетерогенную группу подтипов клеток, которые играют решающую роль в функционировании и развитии мозга. Основываясь на нашем современном понимании, астроциты отличаются экспрессией генов, морфологией, физиологией, патологией и метаболизмом среди разных кортикальных областей ( Doyle et al., 2008 ; Zhang and Barres, 2010 ; Khakh and Sofroniew, 2015). Астроциты состоят из по меньшей мере четырех различных подтипов глиальных фибриллярных кислых белков (GFAP) - клеток в мозге человека ( существует два подтипа этих клеток у грызунов, что указывает на большую разницу видов среди млекопитающих). Согласно литературе, четыре подтипа астроцитов человека включают: протоплазматические астроциты, обнаруженные в сером веществе (слои 2-6 коры), межслойные астроциты (слой 1 коры), поляризованные астроциты (слой 5-6 коры), волокнистые астроциты, которые заполняют белое вещество ( Oberheim et al., 2006 ; Vasile et al., 2017 ).
У грызунов обнаружены только протоплазматические и фиброзные астроциты ( Oberheim et al., 2006 ; Vasile et al., 2017 ). В общем, процессы протоплазматических астроцитов заходят в синапсы, а также кровеносные сосуды, в то время как фибриллярные (или волокнистые) астроциты задерживают кровеносные сосуды и контактируют с перехватами Ранвье.
Олигодендроциты (OL) - это тип глиальных клеток, которые распределяются по ЦНС, и генерируются из бипотенциальных астроцитов OL-типа-2, которые являются положительными для A2B5 и могут in vitro дифференцироваться в OL или фиброзные астроциты в разных условиях культивирования. OPC, составляющие 3% всех клеток во взрослом человеческом мозге, могут быть обнаружены , как в сером, так и в белом веществе, но больший процент этих клеток выявляется в последнем ( Dawson, 2003 ; Crawford et al., 2014 ).
Микроглия (Microgli - резидентные макрофаги в головном и спинном мозге, формируют врожденную иммунную систему посредством "активного наблюдения" и способствуют воспалению в ответ на различные токсины, патогены и травмы. В качестве основных резидентных иммунных клеток в ЦНС микроглия служит основным компонентом нейро-воспаления всякий раз, когда заражаются болезнетворные микроорганизмы, образуя защитную функцию передней линии иммунной системы ЦНС ( Glass et al., 2010 ).
Когда находящаяся в покое микроглия обнаруживает любой сигнал повреждения ткани, происходит "переход" микроглии в активированное состояние, называемый поляризацией, что инициирует врожденные иммунные ответы ( Durafourt et al., 2012 ; Prinz and Priller, 2014).
Микроглия (Microglia) представлена динамическими разнообразными фенотипами, находящимися в зависимости от действий детекторов модуляции и сигналов. Активация микроглии варьирует от классически активированных провоспалительных фенотипов М1 к альтернативно активированным противовоспалительным фенотипам М2 ( Tang and Le, 2016 ).
Классически активированная микроглия фенотипа М1 может стимулироваться липополисахаридом (ЛПС) в комбинации с интерфероном (ИФН) -γ. Альтернативно, активированная микроглия фенотипа M2, как правило, индуцируется интерлейкином (IL) -4 / IL-13 и IL-10 / трансформирующим фактором роста (TGF) -β ( Hu et al., 2012 ; Cunningham, 2013).
В человеческом мозге микроглия M1 сначала принимает усилия для реагирования на патогены и высвобождает провоспалительные факторы, такие как IL-6, IL-1β, IL-12, фактор некроза опухоли (TNF) -α и хемокиновый CC-мотив лиганд 2 ( CCL2), что может привести к нейротоксичности. Напротив, микроглия M2 выступает в качестве основных клеток для противодействия воспалительным реакциям путем высвобождения противовоспалительных факторов, таких как IL-10 и TGF-β, способствующих иммуносупрессии и защите нейронов ( Tang and Le, 2016 ). Однако баланс этих двух фенотипов может меняться на разных стадиях после травмы и нейродегенеративных заболеваний.
Обычно считается, что глиогенез возникает после нейрогенеза во время развития мозга человека. Астроциты и олигодендроциты происходят из эмбрионального зародышевого слоя, также известного как нейроэктодерма, в соответствии с происхождением нейронов ( Allen and Barres, 2009 ).
В литературе сообщалось о двух источниках происхождения астроцитов: радиальных глиальных клеток ( RGG) внутри желудочковой зоны и промежуточных предшественников в субвентрикулярной зоне. RGC генерируют новые нейроны и промежуточные предшественники внутри желудочковой зоны, а затем промежуточные предшественники генерируют нейроны или глиальные клетки. RGC могут переключиться на глиогенез для получения астроцитов после активации такими факторами, как костный морфогенетический белок (BMP) -4 и IL-6 (Chandrasekaran et al., 2016 ). Что касается происхождения олигодендроцитов (OLs) , генез здесь сначала происходит в спинном мозге ( Goldman and Kuypers, 2015 ). Олигодендроциты запускаются в домене предшественника моторного нейрона вентральной области, процесс зависит от SHH. Эта фаза генерации требует экспрессии фактора транскрипции олигодендроцитов (Olig) 2, основного фактора транскрипции спиральной петли, которая регулируется Nkx6 ( Takebayashi et al., 2002 ). В спинном мозге мыши эта субпопуляция, полученная вентрально, составляет ~ 80% всех олигоденроцитов ( Tripathi et al., 2011 ). Вторая волна продукции олигодендроцитов получается из дорсальной нервной трубки, основанной на факторе роста фибробластов (FGF), но не зависящем от передачи сигналов SHH или Nkx6 . Наконец, третья волна возникновения олигодентроцитов происходит при рождении ( Rowitch and Kriegstein, 2010 ). Внутри переднего мозга производство OPCs обычно аналогично развитию спинного мозга. Вначале олигодендроциты генерируются из Nkx2.1-экспрессирующих предшественников медиального ганглиозного возвышения и передней энтопексулярной области; и затем эти клетки постепенно мигрируют на весь теленцефалон и кору ( Kessaris et al., 2006 ). Последующая волна появляется в латеральных и / или каудальных ганглиозных возвышенностях вентральной желудочковой зоны telencephalon, которая экспрессирует Gsh2.
Добавить комментарий