Neurogenes

Neurogenes
Neurogenes
	En neurosfär av neurala stamceller i råttembryo sprids ut i ett enda lager av celler. A) Neurosfär av subventrikulära zonceller efter två dagar i odling. B) Visar neurosfären efter fyra dagar i kultur och celler som migrerar bort. C) Celler i neurosfärens periferi har mestadels utvidgningsprocesser.
Identifierare
Maska	D055495
	Anatomisk terminologi [ redigera på Wikidata ]

Neurogenes är den process genom vilken nervsystemets celler, neuronerna , produceras av neurala stamceller ( NSC). Det förekommer i alla djurarter utom porifera (svampar) och placozoans . Typer av NSC inkluderar neuroepitelceller (NECs), radiella gliaceller (RGCs), basala progenitorer (BPs), intermediära neuronala prekursorer (INPs), subventrikulära zonastrocyter och subgranulära zon radiella astrocyter , bland andra.

Neurogenes är mest aktiv under embryonal utveckling och är ansvarig för att producera alla olika typer av neuroner i organismen, men den fortsätter under hela vuxenlivet i en mängd olika organismer. När neuroner väl är födda delar sig inte (se mitos ), och många kommer att leva djurets livslängd, förutom under extraordinära och vanligtvis patogena omständigheter.

Neurogenes hos däggdjur

Utvecklingsneurogenes

Modell av neurogenes hos däggdjur

Under embryonal utveckling härleds däggdjurens centrala nervsystem (CNS; hjärna och ryggmärg ) från nervröret , som innehåller NSCs som senare kommer att generera neuroner . Men neurogenes börjar inte förrän en tillräcklig population av NSCs har uppnåtts. Dessa tidiga stamceller kallas neuroepitelceller (NEC), men antar snart en mycket långsträckt radiell morfologi och kallas sedan för radiella gliaceller (RGC). RGC är de primära stamcellerna i däggdjurets CNS och finns i den embryonala ventrikulära zonen , som ligger intill den centrala vätskefyllda håligheten ( kammarsystemet) i neuralröret . Efter RGC-proliferation involverar neurogenes en slutlig celldelning av moder-RGC, vilket ger ett av två möjliga resultat. För det första kan detta generera en underklass av neuronala progenitorer som kallas intermediära neuronala prekursorer (INP), som delar sig en eller flera gånger för att producera neuroner. Alternativt kan dotterneuroner produceras direkt. Neuroner bildar inte omedelbart neurala kretsar genom tillväxten av axoner och dendriter. Istället måste nyfödda neuroner först migrera långa avstånd till sina slutdestinationer, mogna och slutligen generera neurala kretsar. Till exempel migrerar nervceller födda i kammarzonen radiellt till kortikala plattan , vilket är där neuroner ackumuleras för att bilda hjärnbarken . Genereringen av neuroner sker således i ett specifikt vävnadsutrymme eller "neurogen nisch" som upptas av deras moderstamceller.

Hastigheten för neurogenes och typen av neuron som genereras (i stort sett, excitatorisk eller hämmande) bestäms huvudsakligen av molekylära och genetiska faktorer. Dessa faktorer inkluderar särskilt Notch-signalvägen , och många gener har kopplats till Notch- vägreglering . Generna och mekanismerna som är involverade i att reglera neurogenes är föremål för intensiv forskning i akademiska, farmaceutiska och statliga miljöer över hela världen.

Mängden tid som krävs för att generera alla nervceller i CNS varierar kraftigt mellan däggdjur, och hjärnans neurogenes är inte alltid fullständig vid födseln. Till exempel genomgår möss kortikal neurogenes från ungefär embryonal dag (dag efter befruktning) (E)11 till E17, och föds vid ungefär E19,5. Illrar föds vid E42, även om deras period av kortikal neurogenes inte slutar förrän några dagar efter födseln. Däremot börjar neurogenes hos människor i allmänhet runt graviditetsvecka (GW) 10 och slutar runt GW 25 med födseln omkring GW 38–40.

Epigenetisk modifiering

När embryonal utveckling av däggdjurshjärnan utvecklas, växlar neurala progenitor- och stamceller från proliferativa divisioner till differentierande divisioner . Denna utveckling leder till generering av neuroner och glia som befolkar kortikala lager . Epigenetiska modifieringar spelar en nyckelroll för att reglera genuttryck i celldifferentieringen av neurala stamceller . Epigenetiska modifieringar inkluderar DNA-cytosinmetylering för att bilda 5-metylcytosin och 5-metylcytosin-demetylering . Dessa modifieringar är kritiska för bestämning av cellöde i den utvecklande och vuxna däggdjurshjärnan.

DNA-cytosinmetylering katalyseras av DNA-metyltransferaser (DNMT) . Metylcytosin-demetylering katalyseras i flera steg av TET-enzymer som utför oxidativa reaktioner (t.ex. 5-metylcytosin till 5-hydroximetylcytosin ) och enzymer från DNA- basexcisionsreparationsvägen (BER).

Vuxen neurogenes

Neurogenes kan vara en komplex process hos vissa däggdjur. Hos gnagare till exempel uppstår neuroner i det centrala nervsystemet från tre typer av neurala stam- och progenitorceller: neuroepitelceller, radiella gliaceller och basala progenitorer, som går igenom tre huvudavdelningar: symmetrisk proliferativ division; asymmetrisk neurogen division; och symmetrisk neurogen division. Av alla tre celltyper har neuroepitelceller som passerar genom neurogena delningar en mycket mer förlängd cellcykel än de som går igenom proliferativa delningar, såsom de radiella gliacellerna och basala progenitorerna. Hos människan vuxen neurogenes visat sig förekomma på låga nivåer jämfört med utveckling, och i endast tre regioner av hjärnan: den vuxna subventrikulära zonen (SVZ) i de laterala ventriklarna , amygdala och dentate gyrus i hippocampus ; även om nyare (2020) forskning bekräftar neurogenes hos vuxna i hela hjärnan. ^{[ citat behövs ]}

Subventrikulär zon

Hos många däggdjur, inklusive gnagare, är luktlöken en hjärnregion som innehåller celler som upptäcker lukt , med integration av vuxenfödda neuroner, som migrerar från SVZ i striatum till luktlöken genom den rostrala migrerande strömmen (RMS). De migrerande neuroblasterna i luktbulben blir interneuroner som hjälper hjärnan att kommunicera med dessa sensoriska celler. Majoriteten av dessa interneuroner är hämmande granulceller , men ett litet antal är periglomerulära celler . I den vuxna SVZ är de primära neurala stamcellerna SVZ-astrocyter snarare än RGC. De flesta av dessa vuxna neurala stamceller ligger vilande i den vuxna, men som svar på vissa signaler går dessa vilande celler, eller B-celler, igenom en serie stadier, och producerar först prolifererande celler, eller C-celler. C-cellerna producerar sedan neuroblaster , eller A-celler, som kommer att bli neuroner.

Hippocampus

Betydande neurogenes inträffar också under vuxen ålder i hippocampus hos många däggdjur, från gnagare till vissa primater , även om dess existens hos vuxna människor diskuteras. Hippocampus spelar en avgörande roll i bildandet av nya deklarativa minnen, och det har teoretiserats att anledningen till att mänskliga spädbarn inte kan bilda deklarativa minnen är att de fortfarande genomgår omfattande neurogenes i hippocampus och att deras minnesgenererande kretsar är omogna. Många miljöfaktorer, såsom träning, stress och antidepressiva medel har rapporterats förändra hastigheten för neurogenes i hippocampus hos gnagare. Vissa bevis tyder på att postnatal neurogenes i människans hippocampus minskar kraftigt hos nyfödda under det första eller två året efter födseln, och sjunker till "odetekterbara nivåer hos vuxna."

Neurogenes i andra organismer

Neurogenes har bäst karakteriserats i modellorganismer som fruktflugan Drosophila melanogaster . Neurogenes i dessa organismer sker i medulla cortex-regionen av deras optiska lober. Dessa organismer kan representera en modell för genetisk analys av vuxen neurogenes och hjärnregenerering. Det har förekommit forskning som diskuterar hur studien av "skada-responsiva progenitorceller" i Drosophila kan hjälpa till att identifiera regenerativ neurogenes och hur man hittar nya sätt att öka hjärnans återuppbyggnad. Nyligen gjordes en studie för att visa hur "lågnivå vuxen neurogenes" har identifierats i Drosophila, specifikt i medulla cortex-regionen, där neurala prekursorer kan öka produktionen av nya neuroner, vilket gör att neurogenes inträffar. I Drosophila beskrevs Notch-signalering först, som styrde en cell-till-cell-signaleringsprocess som kallas lateral inhibering , där neuroner selektivt genereras från epitelceller . Hos vissa ryggradsdjur har regenerativ neurogenes också visats förekomma.

Substansinducerad neurogenes

DMT : I september 2020 visade en in vitro- och in vivo-studie att DMT som finns i ayahuasca-infusionen främjar neurogenes. En studie visade att en låg dos (0,1 mg/kg) psilocybin som gavs till mus ökade neurogenes i hippocampus 2 veckor efter administrering, medan en hög dos (1 mg/kg) signifikant minskade neurogenes.

Andra fynd

Det finns bevis för att nya neuroner produceras i dentata gyrusen hos den vuxna däggdjurshippocampus, den hjärnregion som är viktig för inlärning, motivation, minne och känslor. En studie rapporterade att nytillverkade celler i hippocampus hos vuxna mus kan uppvisa passiva membranegenskaper, aktionspotentialer och synaptiska ingångar som liknar de som finns i mogna dentate granulceller. Dessa fynd antydde att dessa nytillverkade celler kan mogna till mer praktiska och användbara neuroner i den vuxna däggdjurshjärnan. Nyligen genomförda studier bekräftar att mikroglia , den inhemska immuncellen i hjärnan, etablerar direkta kontakter med cellkropparna hos utvecklande neuroner, och genom dessa kopplingar reglerar neurogenes, migration, integration och bildandet av neuronala nätverk.

Se även

externa länkar