Ganglionisk eminens
| Ganglioneminens | |
|---|---|
 Interneuroner (gröna) migrerar tangentiellt från den ganglioniska eminensen till hjärnbarken . De tangentiellt migrerande interneuronerna färdas vinkelrätt mot de radiella gliacellerna (röda). De radiellt migrerande interneuronerna färdas parallellt med de radiella gliacellerna.
| |
| Anatomisk terminologi |
Den ganglioniska eminensen ( GE ) är en övergående struktur i utvecklingen av nervsystemet som styr cell- och axonmigrering . Det finns i de embryonala och fosterstadierna av neural utveckling som finns mellan thalamus och caudatkärnan .
Eminensen är uppdelad i tre regioner av den ventrala ventrikulära zonen av telencephalon (en lateral, mediall och caudal eminens), där de underlättar tangentiell cellmigration under embryonal utveckling . Tangentiell migration involverar inte interaktioner med radiella gliaceller; istället migrerar interneuronerna vinkelrätt genom de radiella gliacellerna för att nå sin slutliga plats. Egenskaperna och funktionen hos cellerna som följer den tangentiella migrationsvägen verkar vara nära besläktade med platsen och den exakta tidpunkten för deras produktion, och GE:erna bidrar väsentligt till att bygga upp den GABAergiska kortikala cellpopulationen . En annan struktur som GE bidrar till är de basala ganglierna . GE:erna styr också axonerna som växer från thalamus in i cortex och vice versa.
Hos människor försvinner GE:erna vid ett års ålder. Under utvecklingen fortsätter neuronal migration tills utrotningen av groddlagret, vid vilken tidpunkt resterna från groddlagret utgör eminenserna.
Kategorisering
Ganglioniska eminenser kategoriseras i tre grupper baserat på deras placering inom den subventrikulära zonen :
- Medial ganglionisk eminens (MGE)
- Lateral ganglionisk eminens (LGE)
- Caudal ganglionisk eminens (CGE)
En sulcus separerar de mediala och laterala ganglioniska eminenserna. Uttrycket av Nkx2-1 , Gsx2 och Pax6 krävs för att bestämma de oberoende progenitorcellpopulationerna i LGE och MGE. Interaktioner mellan dessa tre gener definierar gränserna mellan de olika progenitorzonerna och mutationer av dessa gener kan orsaka onormal expansion runt MGE, LGE, ventral pallium (VP) och främre entopedunkulär region (AEP). Cellerna i GE:erna är ganska homogena, med MGE, LGE och CGE som alla har små, mörka, oregelbundna kärnor och måttligt tät cytoplasma, men varje eminens kan identifieras av typen av avkomma som den producerar. Se de enskilda GE-sektionerna nedan för mer information om de olika typerna av avkomma som produceras.
Dessutom är den subventrikulära zonen startpunkten för flera strömmar av tangentiellt migrerande interneuroner som uttrycker Dlx -gener . Det finns tre huvudsakliga tangentiella migrationsvägar som har identifierats i denna region:
- den latero-kaudala migrationen (subpallial telencephalon till cortex)
- den medio-rostrala migrationen (subpallial basal telencephalon till luktlöken )
- den latero-kaudala migrationen (basal telencephalon till striatum )
Dessa vägar är tidsmässigt och spatialt distinkta och producerar en mängd olika GABAergiska och icke-GABAerga interneuroner. Ett exempel på GABAergiska interneuroner som GEs vägleder är parvalbumininnehållande interneuroner i neocortex. Några exempel på icke-GABAergiska interneuroner som GEs vägleder är dopaminerga interneuroner i luktbulben och kolinerga interneuroner i striatum. Celler som migrerar längs dessa vägar rör sig i olika hastigheter. Vissa molekyler som har varit inblandade i att kontrollera hastigheten för den enkelriktade rörelsen av celler härledda från GE är hepatocyttillväxtfaktor /spridd faktor (HGF/SF) och olika neurotrofiska faktorer .
Medial ganglionisk eminens (MGE)
Det primära syftet med MGE under utveckling är att producera GABAergiska stellatceller och styra deras migration till neocortex . Prekursorerna till de flesta GABAergiska interneuroner i hjärnbarken migrerar från den subkortikala progenitorzonen . Mer specifikt, att utföra en mekanisk transektion av migrationsvägen från MGE till neocortex orsakar en 33% minskning av GABAergiska interneuroner i neocortex. MGE producerar också några av nervcellerna och glia i de basala ganglierna och hippocampus. MGE kan också vara en källa till Cajal-Retzius-celler, men detta är fortfarande kontroversiellt. Tidigt i embryonal utveckling kommer interneuronerna i cortex främst från MGE och AEP. In vitro-experiment visar att MGE-celler migrerar mer än 300 μm per dag, tre gånger snabbare än migreringen av LGE-celler. Se mer om tidsramen och funktionen för MGE i jämförelse med LGE i följande avsnitt.
Lateral ganglionisk eminens (LGE)
Jämfört med den tidiga tidsramen för utveckling i MGE, hjälper LGE till tangentiell migration av celler senare i mitten av embryogena skedet. Till skillnad från MGE, som styr den mesta cellmigrationen in i cortex under detta skede, bidrar LGE mindre till cellmigration till cortex, och leder istället många celler till luktlökarna. Faktum är att migrationen till luktlöken leds av LGE till vuxen ålder. Den väg som nygenererade neuroner tar från den främre subventrikulära zonen till luktkolben kallas den rostrala migrationsströmmen . Under de sena stadierna av embryonal utveckling styr både LGE och MGE cellmigrering till cortex, specifikt de proliferativa regionerna i cortex. Vissa studier har funnit att LGE också bidrar med celler till neocortex, men detta är fortfarande en diskussionsfråga. In vitro färdas celler som migrerar från LGE med en hastighet av 100 μm per dag, långsammare än MGE-cellerna.
Caudal ganglionisk eminens (CGE)
Den kaudala ganglioniska eminensen är en annan subkortikal struktur som är väsentlig för genereringen av kortikala interneuroner . Den är belägen bredvid den laterala ventrikeln , baktill där LGE och MGE smälter samman. CGE är en sammanslagning av den rostrala mediala och laterala ganglioniska eminensen, som börjar vid mitten till caudal thalamus . Det finns två molekylära domäner som finns inom CGE och liknar förlängningar av den kaudala MGE och LGE. CGE är skild från LGE och MGE i genuttrycksmönster och producerade avkommor. Till skillnad från cellerna från MGE var cellerna från CGE sällan parvalbumininnehållande neuroner. Det verkar som om majoriteten av cellerna från CGE var GABAergiska interneuroner, men beroende på var de finns är CGE-härledda celler mycket olika. CGE-härledda celler inkluderar GABAergiska interneuroner, taggiga interneuroner, mossiga celler, pyramidala och granulära neuroner och till och med oligodendrocyt- och astrocytgliaceller .
Cellmigrering
Celler i den ganglioniska eminensen migrerar tangentiellt till neocortex, vilket ger upphov till interneuroner. En mängd olika molekylära mekanismer samverkar för att styra denna process. Embryonal internuronal migration till hjärnbarken förmedlas av en rad motogena tillväxtfaktorer i MGE, repulsiva faktorer i striatum och LGE, tillåtande faktorer i migrationskorridorer i den ganglioniska eminensen och attraktiva faktorer i själva cortex. Celler i LGE migrerar till den striatala domänen ( caudate nucleus och putamen ) och delar av septum och amygdala . MGE-celler följer en migrerande väg till globus pallidus och en del av septum. CGE ger upphov till interneuroner i nucleus accumbens , bäddkärnan i striaterminalerna , hippocampus och specifika kärnor i amygdala . Denna riktade migration induceras av skillnader i genuttryck mellan dessa subpalliala domäner. En rad gener är involverade i differentieringen och specifikationen av interneuroner och oligodendrocyter, inklusive: Dlx1 , Dlx2 , Gsh1 , Mash1 , Gsh2 , Nkx2.1 , Nkx5.1 , Isl1 , Six3 och Vax1 .
Molekylära mekanismer för riktad migration
Den inducerade migrationen av celler från den ganglioniska eminensen under utvecklingen styrs av en mängd olika motogena faktorer, molekyler som ökar cellmotiliteten och kemotaktiska molekyler. Den motogena faktorn HGF/SF förbättrar cellmotiliteten och styr celler bort från subpalliala regioner och avgränsar de vägar som följs av migrerande celler. Neurotrofiner , såsom BDNF , är en familj av motogena faktorer involverade i att styra migration. Hjärnbarken tillhandahåller kemoatraherande molekyler (till exempel NRG1 typ I och II i cortex) medan subpalliala områden producerar kemorepulsiva molekyler (till exempel Slit ) för att styra cellmigration. Dessutom är vissa tillåtande faktorer (som NRG1 typ III) i migrationskorridorerna nödvändiga för att denna process ska inträffa.
Signalsubstanserna GABA och 5-HT har också varit inblandade i migrationen. Höga GABA-koncentrationer har visats orsaka slumpmässiga cellrörelser ("random walk migration"), medan låga koncentrationer främjar riktad migration. 5-HT har kopplats till processen att införliva interneuroner i den kortikala plattan, såväl som i differentieringen till subpopulationer av interneuroner.
Associerade störningar
Migrationen av celler från kammarzonen till sin avsedda destination och framgången med deras differentiering kan avbrytas på många olika sätt, inklusive interferens med mekaniska motorer eller en förändring av molekylära signaler som initierar rörelse, leder cellen i migration och avslutar dess migration. Funktionen hos molekylerna som påverkar migration är inte begränsade till cellrörelser, och överlappar avsevärt med händelserna som är förknippade med neurogenes . Som ett resultat är neuronala migrationssyndrom svåra att klassificera. Den största klassen av neuronala migrationssyndrom är lissencefali . Detta inkluderar ett spektrum av förenklad cortex som sträcker sig från agyria (en total frånvaro av kortikala veck) till pachygyria (breddad gyri) med ovanligt tjock cortex.
Felmigrering av neuroner kan också resultera i bilateral periventrikulär nodulär heterotopi , en sjukdom som känns igen av neuronal heterotopi som kantar de laterala ventriklarna. Zellwegers syndrom kännetecknas av en kortikal dysplasi som liknar polymikrogyri i hjärnbarken och cerebellär cortex, ibland med pachygyri som omger den sylviska fissuren och fokal/subependymal heterotopi. Kallmanns syndrom känns igen av anosmi associerad med mental retardation , hypogonadism och att luktlöken inte utvecklas.
Störningar av axonal projektion och montering är sällan rena, men nära besläktade med neuronala migrationsgener. Detta inkluderar särskilt agenesis av corpus callosum .
Störningar i tillkomsten av neurala element kan resultera i kortikal dysplasi . Exempel inkluderar ektopisk neurogenes , mikroencefali och förändrad cellöverlevnad som resulterar i områden med hyperplasi , minskad apoptos och heterotopi.
Vidare forskning
Ytterligare forskning kan göras om migration av celler från basalganglierna till neocortex. De molekylära mekanismerna som styr detta är fortfarande inte helt klarlagda. Antalet kända mutationer som kan störa neuronal migration växer snabbt och kommer att fortsätta att göra det när ytterligare forskning utförs. Komplexiteten i molekylära steg som krävs för att korrekt placera celler i ett system lika komplicerat som hjärnan är imponerande, och när fler bitar till detta intrikata pussel uppstår, kommer det att bli lättare att komma på strategier för att avhjälpa störningar associerade med neuronal migration, och att potentiellt reparera skador orsakade av trauma, stroke, felaktig utveckling och åldrande.