Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Гилберт С. Биология развития. Т.3.doc ,БИР.doc
Скачиваний:
353
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
22.18 Mб
Скачать

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 113

Рис. 17.31. Градиент фибрилл внеклеточного матрикса в развивающемся крыле бабочки Manduca sexta. Обоюдоострые стрелки обозначают проксимодистальную ось. Микрофотографии трех участков крыла, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа заимствованы из работы Nardi, 1983 (с любезного разрешения этого автора.)

ламинином, то клетки начинают посылать длинные аксонные выросты. Присутствие таких молекул может обозначить пути миграции по зародышу (рис. 17.30) (Akers et al., 1981; Gundersen, 1987). И напротив, гликозаминогликаны – другой набор молекул, связанных с внеклеточным матриксом, – могут препятствовать образованию нервных отростков (Tosney, Landmesser, 1985). Таким образом, аксон, оказавшись перед выбором двух альтернативных поверхностей, должен отдать предпочтение одной из них.

Вывод о наличии адгезионного градиента этого типа был сделан на основе изучения некоторых миграций аксонов у насекомых. Нарди (Nardi, 1983) наблюдал, что отростки чувствительных нейронов, расположенных в области верхушки крыла куколки бабочки, растут к центральной нервной системе в тесной связи с внеклеточным матриксом лежащего выше эпителиального слоя. Поместив трансплантаты вдоль пути развития аксона, Нарди обнаружил, что нейроны более плотно присоединяются к проксимальной ткани (ткани, расположенной ближе к центральной нервной системе), чем к дистальной.

На микрофотографиях внеклеточного матрикса, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа, видно, что матрикс вдоль этого пути изменяется. По мере приближения к центральной нервной системе он становится все более «шишковатым»» и фибриллярным (рис. 17.31). Другими авторами (Berlot, Goodman, 1984) также были получены данные о том, что чувствительные нейроны кузнечика, появляющиеся в антенне, растут по направлению к центральной нервной системе, очевидно следуя градиенту адгезивности.

ГИПОТЕЗА ХЕМОТАКСИСА. Рост аксонов от ганглия к ткани-мишени может направляться растворимыми молекулами, источником которых служит сама мишень. Предполагается, что конус роста аксона мигрирует по градиенту концентрации этих молекул (хемотаксис). В пользу этой точки зрения свидетельствуют результаты опытов по подсадке ганглиев вблизи различных потенциальных тканей-мишеней, но так, чтобы они не касались этих тканей. Лумсден и Дэвис (Lumsden, Davies, 1983, 1986) вырезали у мышиных зародышей тройничные ганглии чувствительных нейронов до того, как устанав-

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

114_______________ ГЛАВА 17________________________

Рис. 17.32. Суммарная схема экспериментов Лумсдена и Дэвиса, продемонстрировавших хемотаксис между нервной тканью (тройничный ганглий) и ее мишенью (область иннервации вибрисс, или «усов»). Хемотаксис специфичен в отношении мишени (вверху) и эпителиальных клеток мишени (в середине). Кроме того, хемотактическое привлечение областью вибрисс является специфичным для нейронов ганглия тройничного нерва (внизу).

ливался контакт нейронов с их нормальными мишенями – подушечками вибрисс (усов). Будучи помещены вблизи различных потенциальных мишеней в условиях культуры, тройничные нейроны мигрируют только к ткани подушечек усов. А если их культивировать между эпителиальной и мезенхимной тканью подушечек усов, то тройничные нервы будут расти только к эпителиальной ткани этой структуры (рис. 17.32). Наилучшим образом эти данные можно было бы объяснить, постулируя секрецию эпителием подушечек усов некоего хемотактического вещества. Хемотактический рост тройничного нерва к подушечкам усов не только специфичен в отношении мишени, но и в отношении нейронов. Ткань подушечек усов не привлекает аксоны, идущие от других чувствительных ганглиев.

Хемотаксис характеризуется временными параметрами. Было обнаружено (Pollack, Muhlach, 1981), что миграция аксонов из спинного мозга в мезодерму незрелой конечности головастика может быть имитирована в культуре. Ранние (стадия 5) эксплантаты спинного мозга могут посылать аксоны в раннюю (стадия 5) почку конечности, но ранние эксплантаты спинного мозга не способны посылать аксоны в более поздние (стадия 15) почки конечностей (рис. 17.33). Следовательно, эксплантаты конечности, выделяя какие-то диффундирующие молекулы, привлекают растущие аксоны лишь на определенных стадиях развития

Наиболее полно охарактеризованной молекулой нейрального хемотаксиса является фактор роста нервов (ФРН), представляющий собой гликопротеин, состоящий из двух идентичных субъединиц с молекулярной массой 13 000 дальтон. ФРН поддерживает жизнеспособность симпатических и чувствительных нейронов в процессе развития, а экзогенно введенный ФРН влияет на направление роста нервов (AngelettI, VignetI, 1971; Levi-Montalcini, 1976; Ebendal et al., 1982). В 1989 г. Эдвардс и др. (Edvards et al., 1989) представили убедительные данные, свидетельствующие о том, что синтез клетками ФРН приводит к иннервации этих клеток. Они сконструировали плазмиду, содержащую мышиный ген ФРН, присоединенный к регуляторным элементам гена инсулина II крысы. Иначе говоря, они поместили ген ФРН под контроль факторов, ответственных за транскрипцию инсулина в β-клетках поджелудочной железы. Затем этот ген был инъецирован зародышам мыши. Наблюдения над секрецией ФРН в трансгенных мышах показали, что β-клетки их поджелудочной железы не только продуцировали большие количества ФРН, но и индуцировали отчетливо выраженную собственную иннервацию симпатическими нейронами. Действие ФРН оказалось локальным. Новые нейроны не образовывались, а иннервация происходила за счет исключительно интенсивного ветвления и направленного роста нейронов, находившихся вблизи этой области. При нормальном развитии ФРН синтезируется многочисленными тканями-мишенями, в том числе железами, подушечками на лапах и другими нейронами.

По-видимому, ФРН является как нейротропическим фактором (т.е. непосредственно влияющим на направленный рост нейронов), так и нейротрофическим фактором. Нейротрофические факторы – это соединения, необходимые для обеспечения жизнеспособности нейронов. В ходе нормального развития центральной и периферической нервной системы наблюдается массированная гибель нейронов (см. разд. «Дополнительные сведения и гипотезы» на стр. 124). Удаление ткани-мишени часто вызывает гибель нейронов из-за недостатка нейротрофических факторов, при этом, очевидно, происходит конкуренция между нейронами за небольшое количество факторов, секретируемых тканью-мишенью. В результате из многочисленных нейронов, приступивших к иннервации ткани-мишени, спустя несколько дней обычно остается лишь один. ФРН необходим для выживания симпатических и чувствительных нейронов. Воздействие на зародышей мыши антителами к ФРН снижает число тройничных нейронов и нейронов ганглиев спинных корешков до 20% от контрольного числа (Levi-Montalcini, Booker, 1960;