Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_5555_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
2. Роль и значение астроглиальных клеток в ЦНС 41
лиферации. Синантоциты участвуют также в поддержании ионного гомеостаза и
рН внеклеточного пространства и поэтому являются неотъемлемым компонен-
том трипартитного синапса.
Синантоциты способны мгновенно реагировать на повреждения нервной
ткани. Они провоцируют быстрый локальный глиоз, сигналом к которому явля-
ется резкое увеличение нейротрансмиссии глутамата при гипоксии и ишемии в
ЦНС и следующий за
ним непрерывный приток ионов кальция с образованием
его высокой внутриклеточной концентрации. Отсюда важнейшей функцией си-
нантоцитов является участие в формировании глиальных рубцов вместе с астро-
цитами и микро глией. При этом синантоциты выполняют двоякую функцию: с
одной стороны, они могут способствовать восстановлению поврежденных нерв-
ных связей и определению направления прорастания аксонов, с другой— блоки-
руют подобное восстановление.
Обобщая изложенное, в качестве признаков, отличающих синантоциты от
астроцитов, выделяют следующие:
1. Способны участвовать в регенерации повреждений.
2. Не содержат глиальный кислый белок.
3. Не содержат фибрилл.
4. Не формируют глиальный синцитий с помощью щелевых контактов.
5. Потенциал покоя от –70 до –90МВ (у астроцитов –10МВ).
6. Содержат только АМРА-рецепторы и каинатные рецепторы к глутамату.
7. Единственный глиотрансмиттер— глутамат.
2.7. Роль и значение астроглии при патологии головного мозга
Травматические повреждения ЦНС приводят к тому, что астроциты рядом
с локализацией поражения становятся реактивными и гипертрофируются.
Патологические изменения в ЦНС в основном являются патологией астроцитов
(рис.2.4). При этом астроглия может отграничивать поврежденную область, за-
щищая нейроны от дальнейших повреждений, но и сама может приводить к не-
обратимым нарушениям. Реактивный астроглиоз выявляется при большинстве
видов травм и неврологических расстройств и сопровождает поздние стадии
нейродегенерации (Herculano-Houzel, 2014; Zhou etal., 2019)
Основными признаками активации астроцитов являются синтез и накопле-
ние глиального кислого белка (Wanner etal., 2008; Okadа etal., 2018; Zuidema etal.,
2018). Гибель нейронов в месте повреждения вызывает высвобождение глута-
мата и увеличение его внеклеточной концентрации. Это вызывает избыточную
стимуляцию рецепторов глутаматергических нейронов, способствуя их дополни-
тельной гибели (Zuidema etal., 2018).
После активации астроциты мигрируют к зоне поражения и принимают уча-
стие в 2 процессах: восстановление поврежденной нервной ткани и формиро-
вание глиального рубца (Wanner etal., 2008; Hara etal., 2017; Okadа etal., 2018;
42 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
Zuidema etal., 2018). Рубец в основном состоит из реактивных астроцитов, сме-
шанных с микро глией и инфильтрирующими макрофагами. Глиальный рубец
формируется в хронической фазе поражения и связан с двумя процессами: акти-
вацией астроцитов и накоплением соединительной ткани (Zuidema etal., 2018).
Аксоны с ограниченным регенерирующим потенциалом достигают области по-
вреждения и борются с полутенью поражения, но
в итоге становятся дистрофиче-
скими, поскольку проникают глубоко в глиальный рубец (Grimpe, 2004).
Морфологические проявления астроглиоза разделяются на два основных типа:
изоморфные изменения астроцитов— с сохранением характерной клеточ-
ной морфологии. Изоморфный астроглиоз является обратимым, имеет важное
значение для регенерации нервной ткани и способствует увеличению выживае-
мости нейронов;
анизоморфные изменения астроцитов— с существенным изменением мор-
фологии. Анизоморфный астроглиоз необратим, связан с образованием глиальных
рубцов, что необходимо для изоляции поврежденного участка (Zhou etal., 2019).
Глиальный рубец ограничивает распространение вторичного повреждения
нервной ткани, способствует регенерации аксонов и восстановлению гематоэн-
цефалического барьера вблизи места повреждения (Zuidema etal., 2018). Однако
поскольку формирование глиального рубца расценивается как необратимое,
именно данное явление ограничивает способность нервной ткани к регенерации
(Wanner etal., 2008; Hara etal., 2017; Okadа etal., 2018; Zuidema etal., 2018), по-
скольку в нем самом не происходит встраивания новых нейронов и прораста-
ния аксонов (Wanner etal., 2008). Таким образом, глиальный рубец действует как
барьер для регенерации аксонов и препятствует возможности функционального
восстановления (Cregg etal., 2014).
Рис. 2.4 — Морфологическая дегенерация астроцитов на начальных этапах
нейродегенерации (приводится по: Zhou et al., 2019, с изменениями).
2. Роль и значение астроглиальных клеток в ЦНС 43
При снижении концентрации глиального кислого белка выраженность астро-
глиоза значительно снижается, что приводит к замедлению образования глиаль-
ного рубца (Ribotta etal., 2004). В результате происходит активное прорастание
аксонов— прежде всего серотонинергических нейронов— ниже очага поражения
и восстановление связи с мотонейронами (Ribotta etal., 2004). При блокировании
реактивного астроглиоза показано многократное увеличение инфильтрации лей-
коцитов, недостаточное восстановление
гематоэнцефалического барьера, бло-
кирование инотропных рецепторов к глутамату и дегенерация нейронов (Bush
etal., 1999; Barres, 2008).
Хотя нейроны являются основными клетками нервной ткани, генерирующи-
ми судорожные разряды, появляется все больше доказательств того, что глия,
когда ее гомеостатическая функция нарушена, способствует индукции, развитию
и поддержанию эпилептогенеза. В основе генеза токсических энцефалопатий
также лежит нарушение поглощения глутамата астроцитами и его эксайтотоксич-
ность. Активация астроцитов вызывает изменения в межклеточном простран-
стве, что может быть одним из факторов возникновения посттравматической
или постинсультной эпилепсии. Активация астроцитов напрямую воздействует
на нейронную активность и синаптическую передачу, и прежде всего на тормоз-
ные интернейроны. Это вызывает дисбаланс между возбуждением и торможени-
ем, что может лежать в основе механизма возникновения судорожных припад-
ков. Поскольку астроциты напрямую участвуют в сохранении ионного баланса в
ЦНС, предполагается, что эпилепсия в своей основе может иметь также дисфунк-
цию астроцитов (Хаспеков, Фрумкина, 2017).
Тестовые вопросы по теме
«Роль и значение астроглиальных клеток в ЦНС»
1. В процессе формирования нервной трубки из эктодермы не возникают
a. клетки микроглии
b. танициты
c. олигодендроглиоциты
d. астроциты
2. В образовании гематоглифического барьера участвуют
a. астроциты
b. эпендимоциты 2порядка
c. эпендимоциты 1порядка
d. шванновские клетки
3. В образовании миелиновой оболочки в ЦНС принимают участие
a. олигодендроциты
b. клетки-сателлиты
c. астроциты
d. шванновские клетки
44 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
4. Танициты располагаются
a. в спинномозговом канале
b. в коре головного мозга
c. на дне 3желудочка мозга
d. под паутинной оболочкой мозга
5. Функция таницитов:
a. передают информацию о составе цереброспинальной жидкости в гипота-
ламус
b. передают информацию о составе цереброспинальной жидкости на пер-
вичную капиллярную сеть воротной системы гипофиза
c. секретируют ликвор
d. выполняют функцию фагоцитов
6. В клеточных телах
олигодендроцитов не находят
a. ядра
b. гранулы гликогена
c. рибосомы
d. лизосомы
7. Особенностью расположения клеток микро глии является
a. изолированное положение
b. образование сети
c. образование групп клеток
d. щелевые контакты с нейронами
8. Какая структура выполняет изолирующую и трофическую функцию в миели-
низированном нервном волокне?
a. микротрубочки
b. нейрофибриллы
c. миелиновая оболочка
d. мембрана аксона
9. В каком участке мембраны астроцита генерируется потенциал
действия?
a. сома
b. ножки астроцита
c. область щелевых контактов
d. область рецепторов к глутамату
e. астроциты не генерируют потенциал действия
10. Глиотрансмиттер, способный после ряда преобразований оказывать тормоз-
ящее действие на пресинаптическую мембрану нейрона— это
a. D-серин
b. NO
c. глутамат
d. сероводород
e. АТФ
2. Роль и значение астроглиальных клеток в ЦНС 45
11. Какую функцию не выполняют синантоциты?
a. контроль целостности миелина в периферической НС
b. стимуляция глиоза
c. стимуляция и избирательность спраутинга
d. образование миелина в периферической НС
12. Затормозить кальциевую волну можно:
a. заблокировав синтез инозитолтрифосфата
b. заблокировав выброс кальция из цистерн эндоплазматического ретикулума
c. заблокировав ГЭП-контакты
d. заблокировав рецепторы к глутамату
e. сдвинув значение мембранного потенциала в отрицательном
направлении
13. Глиотрансмиттер, способный менять синаптическую потенциацию в течение
длительного времени— это
a. АТФ
b. сероводород
c. глутамат
d. моноксид азота
e. D-серин
14. Глиотрансмиттер боли— это
a. инозитолтрифосфат
b. ГАМК
c. АТФ
d. глутамат
e. D-серин
15. Глиоз наблюдается при
a. генерации кальциевых волн
b. образовании миелина
c. дифференцировке астроцитов
d. дифференцировке нейронов
e. нейровоспалении
16. В образовании глиального рубца принимают участие преимущественно
a. олигодендроциты
b. синантоциты
c. протоплазматические астроциты
d. эпендимоциты 1порядка
e. волокнистые астроциты
17. Реакция «Спаси меня!» возникает при... и связана с взаимодействием...
a. гипоксии; протоплазматических астроцитов, олигодендроцитов, микро глии
b. эпилепсии; нейронов, волокнистых астроцитов, микро глиии
c. глиозе; протоплазматических астроцитов, олигодендроцитов
d. травмах мозга; протоплазматических астроцитов, эпендимоцитов, микро глии
46 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
Ситуационные задачи по теме «Роль и значение
астроглиальных клеток в ЦНС»
1. Назовите типы нейрон-глиальных взаимодействий и их функциональную
роль.
2. Раскройте механизм генерации и распространения кальциевых волн.
3. При анализе динамики распространения кальциевых волн была выявлена
передача сигнала между нервными центрами в префронтальной и теменной коре.
Может ли данное явление быть ошибкой эксперимента? Аргументируйте ответ.
4. После травмирующего воздействия в межклеточном пространстве вырос-
ла концентрация глутамата. Опишите возможные последствия для астроцитов и
для близлежащих трипартитных синапсов.
5. При попадании вируса герпеса и вирусов иммунодефицита поражается
один из типов глиальных клеток. Это вызывает прогрессирующее генерализо-
ванное снижение интеллекта. Какие типы клеток поражаются, почему это вызы-
вает дефицит интеллекта? Перечислите все возможные варианты.
3. Нейрогенез в зрелой ЦНС
3.1. Общая характеристика процесса нейрогенеза
Нейрогенез — это многоступенчатый процесс образования новых нервных
клеток в зрелой центральной нервной системе. Нейрогенез выполняет важную
адаптационную функцию в ЦНС, которая заключается в образовании новых ней-
ронов, синаптических связей, ремоделировании и восстановлении нейронных
сетей под влиянием внешних и внутренних факторов.
Образование новых нейронов, олигодендроцитов, астроцитов в результате
трансформации эндогенных стволовых клеток начинается в первом триместре
беременности и происходит в течение всей жизни (Zuo etal., 2021). Нейрогенез
преимущественно происходит во время эмбрионального развития и управляет
формированием ЦНС (Tikhonova etal., 2020). Формирование новых нейронов мо-
жет происходить у человека до 80лет (Petrik, Encinas, 2019; Tikhonova etal., 2020).
Нейрогенез начинается с трансформации нейрональных предшественников,
проходит стадии пролиферации, миграции, дифференцировки новорожденных
нейронов и заканчивается включением интегрированного в нейрональную сеть
«зрелого» нейрона.
Взрослым (постнатальным) нейрогенезом называют генез новых нейронов
или глиоцитов посредством деления митотически активных стволовых нерв-
ных клеток в зрелой ЦНС с предопределением дифференцировки новых клеток
(Zusso, Debetto, 2012; Petrik, Encinas, 2019; Tikhonova etal., 2020). Наличие нейроге-
неза в зрелой ЦНС, связанного с восстановлением после повреждений, показано
для большинства видов млекопитающих, за исключением китообразных (Petrik,
Encinas, 2019). В регенерации ЦНС также участвует глия (Herculano-Houzel, 2014).
Непрерывная генерация новых нейронов и их интеграция в нейросети является
ключевым вкладом в пластичность мозга (Beckervorders, Forth, 2017). Скорость
умножения числа новых клеток в зубчатой извилине гиппокампа взрослого моз-
га определяется как 9000единиц в течение суток, или около 250тысяч в месяц.
48 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
Факторы, стимулирующие формирование новых нейронов и астроцитов у
взрослого организма, могут быть разделены на две группы:
1. Положительные:
усиление физической активности;
обогащение внешней среды;
процесс обучения;
прием антидепрессантов и ноотропов;
эстроген и прогестерон.
2. Отрицательные:
стресс (острый и хронический);
воспаление;
гипоксия;
ишемии мозга;
травмы мозга;
начальные стадии нейродегенеративной патологии;
повышенная концентрация глутамата в ЦНС;
воздействие глюкокортикоидов (особенно кортизола);
старение.
Следовательно, увеличение количества и выживаемости новых нейронов
играет важнейшую роль в адаптации к требованиям окружающей среды и физио-
логическим условиям (Meerlo etal., 2009).
Нейрогенез во взрослом мозге происходит в двух областях, называемых
нейрогенными зонами: субвентрикулярной зоне, располагающейся вдоль сте-
нок боковых желудочков, и субгранулярной зоне зубчатой извилины гиппокампа
(рис.3.1) (Zusso, Debetto, 2012; Zou etal., 2014; Murawska-Cialowicz etal., 2015).
Судьба нейронов, генерируемых в этих областях, различна. В субвентрикуляр-
ной зоне возникают нейроны, мигрирующие в область обонятельной луковицы.
Это обеспечивает тонкое распознавание запахов и в основном представлено у
грызунов (Tikhonova etal., 2020). Формируемые в субвентрикулярной зоне новые
нейроны также принимают участие в восстановлении нервной ткани после по-
вреждений.
Нейроны, непрерывно возникающие в зубчатой извилине гиппокампа, инте-
грируются в существующие нейронные сети и принимают участие в механизмах
обучения и памяти (Zusso, Debetto, 2012; Zou etal., 2014; Murawska-Cialowicz etal.,
2015; Harvey, 2020). Данный тип нейрогенеза является доминирующим у взрос-
лого здорового человека (Marlatt, Lucassen, 2010; Mu, Gage, 2011; Tikhonova etal.,
2020; Harvey, 2020; Moreno-Jiménez etal., 2021); об этом также свидетельствует его
резкое уменьшение при возникновении болезни Альцгеймера (Marlatt, Lucassen,
2010; Tikhonova etal., 2020; Moreno-Jiménez etal., 2021). Основным свойством но-
3. Нейрогенез в зрелой ЦНС 49
вых нейронов в гиппокампе в сравнении со зрелыми является выраженная де-
поляризация мембраны и снижение пороговых значений потенциала действия.
Это способствует их большей возбудимости и возникновению долговременной
потенциации. Этот достаточно кратковременный период является временным
окном, в котором в процессе обучения происходит модификация нейронных се-
тей гиппокампа (Piatti etal., 2006; Gemma, Bachstetter, 2013).
Рис. 3.1 — Зоны нейрогенеза во взрослом мозге млекопитающих
(приводится по: Barani et al., 2007, с изменениями).
Помимо этого, в ряде областей отмечаются нервные стволовые клетки, не
принимающие участие в нейрогенезе. К таким областям относятся кора голов-
ного мозга, черная субстанция, спинной мозг и мозжечок. Функциональная роль
50 О. Л. Кундупьян, А. С. Фомина, М. Ю. Бибов. Основы нейробиологии
данных стволовых клеток в настоящее время не выяснена (Zusso, Debetto, 2012).
Предполагается, что они могут участвовать в восстановлении после кортикаль-
ных инсультов, не сопровождающихся усилением нейрогенеза и миграцией но-
вых нейронов из субвентрикулярной зоны (Shimada etal., 2010).
Состояние покоящейся нейральной стволовой клетки (НСК)— особо, строго
регулируемое состояние, имеющее значение для сохранения пула клеток-пред-
шественниц
и поддержания нейрогенеза во взрослом мозге (Tikhonova et al.,
2020). НСК обладает рядом свойств:
способность к неограниченному самообновлению;
возможность выхода из клеточного цикла и перехода в состояние покоя;
способность дифференцироваться в нейроны, астроциты и олигодендро-
глиоциты (Overall etal., 2016).
Мозг взрослых млекопитающих содержит нервные стволовые клетки. Вре-
зультате митотического деления данного типа клеток происходит встройка
invivo новых нейронов и глиальных клеток в определенные области зрелого моз-
га (Zupanc, 2001; Zusso, Debetto, 2012; Tikhonova etal., 2020). Для данного типа
клеток возможность самообновления ограничена (Overall etal., 2016). Наиболее
многочисленные на ранних этапах развития ЦНС клетки-предшественницы со-
храняются на протяжении всей жизни.
Следовательно, НСК являются своего рода «предшественником», остающим-
ся недифференцированным до индуцирующего сигнала. Такие клетки делятся
чаще, чем истинные стволовые клетки, но отличаются от них более низким про-
лиферативным потенциалом. Самоподдержание, дифференцировка и превраще-
ние в специализированную клетку определяются клеточным и молекулярным
составом микроокружения в нейрогенной нише.
Нейрогенез во взрослом мозге осуществляется в т.н. нейрогенных нишах
(рис. 3.2). Общепринятая концепция заключается в том, что НСК находятся в
специализированной нише, обеспечивающей их непосредственный контакт с
разными типами клеток. Несколько типов клеток вступают в контакт со ство-
ловыми клетками и участвуют в межклеточной передаче сигналов (Overall etal.,
2016). Молекулярные факторы и клеточное микроокружение, создаваемое ней-
рогенной нишей, имеют решающее значение для правильного восстановления,
пролиферации и дифференцировки НСК (Zhang etal., 2008; Zywitza etal., 2018).
В состав нейрогенной ниши входят следующие компоненты:
клеточное микроокружение— нейроны и глиальные клетки на разных этапах
нейрогенеза, а также взрослые астроциты, выполняющие трофическую функцию;
сосудистое микроокружение — терминальные мозговые капилляры, осу-
ществляющие кровоснабжение нейронов, а также доставку и/или синтез нейро-
генных и регуляторных факторов (в первую очередь фактора роста эндотелия
сосудов);
ростовые и регуляторные факторы, экспрессируемые клеточным окру-
жением самой нейрогенной ниши и обеспечивающие ее саморегуляцию. К ним
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана