Dengan usia, ikan kehilangan keupayaannya untuk membentuk beberapa jenis sel-sel saraf • Aliona Sukhoputova • Berita sains mengenai "Elemen" • Biologi, Neurobiologi, Biologi Pengembangan, Sel-sel Stem

Dengan umur, ikan kehilangan keupayaannya untuk membentuk beberapa jenis sel saraf.

Rajah. 1. Struktur cerebellum zebrafish zebrafish ') "> Rajah. 1. Struktur cerebellum zebrafish zebrafish "border = 0>

Rajah. 1. Struktur cerebellum zebrafish zebrafish (Danio rerio). ML adalah lapisan molekul gentian saraf dan sel stellate (S, sel stellate); PL – lapisan ganglionik (lapisan sel Purkinje) yang mengandungi sel Purkinje (PN, Purkinje neurons), sel berganda Bergmann (BG, Bergmann glia) dan sel eurydendroid (E, sel eurydendroid); GL adalah lapisan berbutir (lapisan sel granule) yang mengandungi sel-sel granule (GC, sel granule) dan sel Golgi (G, sel Golgi). Niche sel stem – kedudukan populasi sel stem (dalam cerebellum mereka terletak di dinding ventrikel keempat); Kecederaan – sekeping tisu dikeluarkan semasa operasi; Serat Mossy – gentian lumut; Serat Climbing – lianovid (mendaki) serat; Output – serat yang menghantar isyarat dari cerebellum ke bahagian lain sistem saraf (lihat struktur histologi cerebellum). Gambar dari artikel dibincangkan diPembangunan

Para penyelidik dari Jerman dan Australia telah menunjukkan bahawa dengan usia, zebrafish dalam otak kecil mengurangkan jumlah sel induk neuron, serta pelbagai perbezaan kemungkinan mereka. Oleh itu, dalam ikan dewasa, tidak seperti ikan muda, tidak semua jenis sel-sel saraf dapat memulihkan nombor mereka selepas kecederaan.Sumber utama sel baru dalam cerebellum adalah sel-sel neuroepithelial, bukan sel glial radial, seperti yang dipikirkan sebelumnya.

Neurogenesis (Rajah 2) ialah proses pembahagian, penghijrahan dan pembezaan sel-sel progenitor neuron dan neuroglia. Neurogenesis amat aktif semasa perkembangan embrio. Di bawah tindakan sejumlah bahan isyarat yang disekat oleh lapisan kuman pertengahan – mesoderm – beberapa sel lapisan kuman luaran – ektoderm – diubah menjadi sel neuroepithelial (lihat sel Neuroepithelial); mereka terletak terutamanya di dinding ventrikel otak yang sedang berkembang, dalam zon subventrikular yang dipanggil.

Rajah. 2 Skim neurogenesis dalam vertebrata. Singkatan menunjukkan penanda – bahan yang bersifat jenis sel tertentu dan membantu dalam pengesanan mereka dalam perjalanan kajian histologi. Anak panah menunjukkan jalur pembezaan. Grey mater – bahan kelabu, Bahan putih – bahan putih, Zon subventricular – zon subventricular, Permukaan ventrikular – permukaan dinding ventrikel otak. Zon ventrikular – zon ventrikel, Neuron – neuron, sel stem neural – sel stem neuron, sel neuroepithelial – sel neuroepithelial, sel glial radial – sel glial radial, sel Ependymal – sel ependymal,Astrocyte zon subventricular – astrocyte zon subventricular (juga dikenali sebagai sel 2), sel 3 jenis – neuroblast (juga dikenali sebagai sel 3 jenis), pendahulunya Olygodendrocyte – sel pendahulunya oligodendrocyte, Olygodendrocyte – oligodendrocyte. Gambar dari laman web Wikimedia Commons

Sebahagian daripada populasi sel neuroepithelial dalam perjalanan pembangunan selanjutnya membentuk neuroblast dan glioblast (lihat Glioblast), dan sebahagiannya kekal dalam keadaan tertutup, iaitu, ia tidak membahagikan. Glioblast menimbulkan unsur glial sistem saraf: astrocytes, oligodendrocytes dan sel ependymal. Neuroblasts membezakan ke dalam neuron pelbagai jenis, yang kemudian berpindah ke tempat "perkhidmatan" mereka.

Dalam makalah ini, serta dalam beberapa artikel saintifik lain mengenai topik neurogenesis, istilah "sel progenitor" dan "sel-sel induk saraf" dapat dijumpai. Konsep pertama mempunyai makna yang lebih sempit: sebagai peraturan, sel progenitor adalah yang dapat membezakan kepada beberapa jenis sel yang sangat terbatas (kadang-kadang hingga satu). Ungkapan "sel stem" umumnya mengandaikan bahawa struktur yang digambarkan olehnya mampu membahagikan banyak kali dan dengan demikian mengekalkan angka mereka pada tahap tertentu. Ini adalah benar untuk sel induk saraf.Yang terakhir, seperti batang lain, adalah multipoten, iaitu, ia boleh menimbulkan banyak jenis sel. Walau bagaimanapun, sel-sel progenitor neuron dan neuroglia sebenarnya termasuk dalam pelbagai sel stem neuron. Oleh itu, dalam artikel yang dibincangkan, dalam banyak kes, istilah "sel induk saraf" difahami sebagai tepat sebagai prekursor – sel neuroepithelial dan sel glia radial (yang terakhir akan dibincangkan di bawah). Nama "neuronal sel stem, walaupun terdapat dalam banyak terjemahan ke dalam bahasa Rusia dari istilah sel stem neural, boleh mengelirukan pembaca. Penting untuk diingat bahawa sel-sel ini akhirnya membentuk bukan sahaja neurontetapi juga sel-sel neuroglia.

Neuron baru dalam vertebrata dibentuk bukan sahaja semasa perkembangan embrio, tetapi juga selepas kelahiran, dan pada masa dewasa. Proses ini dipanggil neurogenesis pada orang dewasa (lihat neurogenesis dewasa). Pada masa ini, tidak banyak yang diketahui mengenainya, kerana fenomena ini hanya ditemui pada tahun 1962 menggunakan contoh tikus yang cedera tisu otak (lihat Joseph Altman, 1962.). Masyarakat saintifik secara keseluruhan mengabaikan mesej bahawa otak tikus menemui bukti penampilan neuron baru, memandangkan ia tidak mencukupi meyakinkan.Neurogenesis pada orang dewasa mula aktif dipelajari hanya pada awal 1980-an, apabila bukti yang tidak dapat disangkal tentang kewujudannya dalam mamalia dan burung terkumpul (lihat SA Bayer, 1982.) Kajian autoradiografik 3H-thymidine dan S.A. Goldman dan F. Nottebohm, 1983. Pengeluaran neuron, otak kanari dewasa. (Anda boleh membaca lebih lanjut mengenai neurogenesis, terutamanya mengenai kejadiannya dalam individu vertebrata dewasa, dalam kajian semula "Biomolekul". Semua yang anda ingin tahu tentang neurogenesis dewasa, tetapi takut bertanya.)

Dalam semua kes neurogenesis yang diketahui pada orang dewasa, hanya beberapa, bukan semua, neuron terbentuk. Keupayaan untuk membiak sepenuhnya otak, dengan pemulihan semua struktur dan jenis sel ciri, belum terbukti secara saintifik untuk haiwan vertebrata. Adalah diketahui bahawa sesetengah wakil dari vertebrata bawah dapat memulihkan pelbagai tisu dan bahagian tubuh setelah kerosakannya (lihat Pengenalan atau regenerasi).

Penulis-penulis kerja yang sedang dibincangkan memilih danio rerio sebagai objek kajian. Keupayaan ikan ini untuk tumbuh semula agak tinggi. Terdapat andaian bahawa mereka dapat memulihkan sel saraf semua jenis. Objektif utama kajian baru ini adalah untuk memastikan sama ada demikian.Untuk percubaan, cerebellum dipilih – bahagian otak yang bertanggungjawab untuk penyelarasan pergerakan, peraturan keseimbangan dan nada otot. Seperti forebrain, ia mempunyai dua hemisfera. Dalam vertebrata, termasuk ikan tangkai, yang mana zebrafish tergolong dalam cerebellum terdapat tiga lapisan struktur dan fungsi yang berbeza: lapisan berbutir (lihat sel Granule), lapisan sel Purkinje (lapisan ganglionik) dan lapisan molekul (Rajah 1).

Telah ditunjukkan sebelum ini bahawa terdapat dua jenis utama sel progenitor dalam cerebellum zebrafish: sel neuroepithelial dan sel glial radial. Yang pertama terletak di bahagian atas bibir rhombik (lihat bibir Rhombic) dan menimbulkan sel-granul pada lapisan butiran, manakala yang kedua terletak di zon ventrikel (lihat zon Ventricular) dan mampu membentuk sel Purkinje, sel Golgi Sel Golgi) dan sel evridendroid. Dipercayai bahawa dalam mengekalkan populasi sel saraf serebrum pada ikan dewasa, sel glial radial memainkan peranan utama. Walau bagaimanapun, dalam kajian baru mengenai ikan danio, keadaan ini tidak disahkan. Ternyata populasi glia radial berkurangan dengan usia: bilangan sel di dalamnya berkurang, dan banyak di antara mereka menjadi "diam", iaitu, berhenti membahagikan.Sebaliknya, sel-sel neuroepithelial di zebrafish, seperti yang ternyata, adalah aktif sepanjang hayat.

Artikel asal menggunakan istilah "sel seperti neuroepithelial" dan "sel-sel seperti glia radial". Para penulis menunjukkan bahawa kedua-dua populasi sel terdahulu adalah serupa dalam sifat (khususnya, dalam bahan penanda mereka) ke sel-sel neuroepithelial dan sel-sel glial radial mamalia. Walau bagaimanapun, adalah terlalu awal untuk menyamakan struktur yang serupa dalam kumpulan organisma yang jauh lebih jauh. Walau bagaimanapun, untuk menghilangkan struktur yang rumit seperti "zebrafish sel seperti glia radial mamalia" kita terus menggunakan istilah "sel neuroepithelial" dan "sel-sel radial glia" yang digunakan untuk ikan.

Para penyelidik memutuskan untuk memeriksa mana dua jenis sel progenitor ini lebih terlibat dalam pembaikan tisu saraf selepas kerosakan mereka. Untuk melakukan ini, mereka memotong pada orang dewasa (umur pada masa operasi – 3 bulan) individu zebrafish pada serpihan tisu saraf supaya ketiga-tiga lapisan sel dibezakan dimasukkan ke dalamnya. Pada masa yang sama, kawasan di mana, seperti yang diketahui dari kerja-kerja sebelumnya, sel-sel progenitor tertumpu, tidak menyentuh.

Haiwan di bawah anestesia telah membuka tengkorak, dan kemudian dengan hati-hati dikeluarkan dari hemisfera kiri atau kanan cerebellum serpihan tisu saraf, dengan purata 29% daripada jumlah cerebellum. Sebagai kawalan, ikan digunakan, yang dengan cara yang sama tengkorak dibuka, tetapi tidak ada kawasan otak yang dikeluarkan. Pada bulan-bulan berikutnya, para saintis memantau bahagian-bahagian sel, migrasi, dan pembezaan yang diperhatikan semasa pertumbuhan semula bahagian terpencil otak.

Pada hari-hari pertama selepas operasi, dalam individu eksperimen dan kawalan, pertumbuhan semula kulit dan tengkorak tengkorak diperhatikan di tempat pertama. Di samping itu, disebabkan oleh penyingkiran sebahagian daripada cerebellum, aktiviti motor dan danio berubah. Di dalam ikan kumpulan percubaan, pada mulanya, berenang cepat sembuh menunjukkan dirinya sendiri, dengan ketara berbeza dari tingkah laku semulajadi untuk jenis ini. Walau bagaimanapun, selepas empat minggu pergerakan mereka kembali normal.

Antara 7 dan 14 hari selepas operasi, jumlah sel neuroepithelia berkembang 11 kali, dan sel glial radial, lima kali. Walau bagaimanapun, jumlah sel dalam glia radial kekal rendah: seminggu selepas operasi, mereka sebahagiannya dibezakan ke dalam sel-sel tisu saraf,sebulan selepas penyingkiran cerebellum, bahagian mereka berhenti sepenuhnya. Sebaliknya, sel-sel neuroepithelial terus dibahagikan pada bulan kedua. Oleh itu, kedua-dua populasi sel progenitor diaktifkan selepas kerosakan kepada cerebellum, tetapi sumbangan relatif sel glial radial kepada jumlah pemulihan cerebellum adalah jauh lebih rendah daripada sel-sel neuroepithelial.

Sebulan kemudian, lapisan berbutir sebahagian besarnya dipulihkan. Tetapi penampilan sel baru dalam lapisan ganglionik dan molekul adalah lebih perlahan: walaupun selepas 3 dan 6 bulan, perbezaan dalam bilangan neuron dan sel glial dengan molekul penanda sepadan dari ikan yang selama tiga hari berlalu sejak operasi itu tidak signifikan secara statistik. Dan walaupun selepas 12 bulan, kedua-dua lapisan cerebellum pada tapak kecederaan masih terasa habis dalam sel berbanding dengan norma.

Tiga bulan kemudian, di tapak kecederaan, terdapat banyak biji sel baru, sejumlah kecil sel Golgi baru dan beberapa unsur glial: oligodendrocytes dan sel Bergman glia. Tiada sel Purkinje baru telah didaftarkan. Tiada sel evridendroid baru muncul sama ada.

Para penyelidik mencadangkan bahawa pertumbuhan semula tisu saraf yang lemah mungkin disebabkan oleh terlalu banyak kerosakan pada otak, yang membawa kepada pemulihan perlahan populasi sel yang hilang. Oleh itu, mereka melakukan eksperimen tambahan di mana cerebellum ditebang dengan jarum, dengan hasil bahawa saiz kawasan yang rosak adalah sangat kecil. Walau bagaimanapun, 4 minggu selepas operasi itu, tiada sel Purkinje baru muncul. Hasilnya bermakna bahawa otak ikan dewasa pada dasarnya tidak mempunyai keupayaan untuk memulihkan bilangan neuron jenis ini.

Prosedur serupa yang dinyatakan di atas untuk penyingkiran sebahagian besar cerebellum pada young danios (umur pada masa pembedahan – 1 bulan) memberi keputusan yang berbeza. Ternyata, sehingga umur sebulan, zebrafish dapat memulihkan sepenuhnya semua jenis sel cerebellum. Tiga bulan selepas operasi, dilakukan dengan cara yang sama, seperti ikan dewasa, sel Purkinje baru ditemui pada individu muda.

Kenapa juvana memulihkan semua jenis sel saraf, sedangkan orang dewasa tidak? Untuk menjawab soalan ini, saintis telah meneliti bagaimana kerja sel stem otak dalam perkembangan individu ikan berubah.Ia adalah perlu untuk memahami jenis sel yang berasal dari sel-sel glial radial dan sel-sel neuroepithelial dalam ikan dari berbagai usia. Ini ditubuhkan dengan mencari ciri-ciri molekul penanda jenis tertentu sel-sel progenitor, neuron, dan neuroglia. Seperti yang ternyata, dalam fry, mana-mana sel progenitor menimbulkan sebarang jenis saraf dan sel glial di ketiga-tiga lapisan cerebellum tersebut. Dengan usia, keupayaan ini hilang: sel-sel glia radial dalam ikan yang berumur lebih dari 1 bulan umumnya tidak aktif dan mampu membentuk sel Golgi sahaja, dan sel-sel neuroepithelial dari masa yang sama berfungsi untuk mengekalkan populasi sel gandum (Gambar 3). Ini menjelaskan mengapa sel Purkinje tidak dipulihkan dalam zebrafish yang matang, dan penjanaan kebanyakan jenis sel tisu saraf, kecuali sel-sel bijirin, sangat terhad.

Rajah. 3 Skim menunjukkan perbezaan keupayaan neurogenesis dalam cerebellum golongan muda (umur 1 bulan, barisan teratas) dan orang dewasa (3 bulan, garis kelabu bawah) individu zebrafish. Lajur kiri – radial glia (VZ-SPC – sel-sel zon ventrikel), lajur kanan – sel neuroepithelial (NE-SPC – sel neuroepithelial). Homeostasis – mengekalkan populasi biasa (tanpa kerosakan otak), Kecederaan – kerosakan pada cerebellum.Anak panah pekeliling menunjukkan keamatan pembiakan komponen-komponen populasi tertentu: semakin besar anak panah, lebih aktif pembahagian sel. N, N1, N2, N3 – pelbagai jenis neuron. Gambar dari artikel dibincangkan di Pembangunan

Satu kajian baru menunjukkan bahawa idea keupayaan ikan untuk memulihkan sel saraf semua jenis kemungkinan besar salah. Walaupun kecederaan pada otak membawa kepada pengaktifan sel progenitor, beberapa jenis neuron dan unsur neuroglia dalam ikan dewasa tidak lagi boleh digantikan dengan yang baru. Alasannya ialah pertumbuhan pengkhususan dan pengurangan jumlah sel progenitor tertentu dengan usia. Hanya sel-sel lapisan butiran cerebellum yang dipulihkan dengan baik, sel-sel Golgi agak teruk. Prekursor utama sel-sel cerebellum baru di zebrafish adalah sel-sel neuroepithelial.

Sumber: Jan Kaslin, Volker Kroehne, Julia Ganz, Stefan Hans, Michael Brand. Peranan khusus sel-sel progenitor seperti neuroepithelial dan jejari radial seperti dalam regenerasi cerebellar // Pembangunan. 2017. V. 144 (8). P. 1462-1471. DOI: 10.1242 / dev.144907.

Lihat juga:
Urutan pembentukan sambungan neuron baru di otak tikus dewasa telah ditubuhkan.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: