Gliális sejttípusok az idegrendszerben

Átírás

1 Gliális sejttípusok az idegrendszerben

2 Gliális sejttípusok az idegrendszerben neuroektodermális eredet (kivéve mikroglia) mezodermális eredet neuronok neuroglia erek falát és agyhártyákat alkotó sejtek asztroglia oligodendroglia mikroglia ependyma * asztrociták * II. típusú asztrociták * radiális glia * Bergmann glia * oligodendrociták * szatellitasejtek * NG2 sejtek * olfactory nerve ensheating cells (ONEC) * rezidens mikroglia bevándorolt makrofágok *ependymociták *ependymaszervek sejtjei *choroid plexus hámsejtjei * Müller glia * Schwann sejtek * pituicita * tanycita * glia limitans sejtjei * corpus pineale gliasejtjei *adenohipofízis csillagsejtjei * enterális gliasejtek perivaszkuláris periszinaptikus pericelluláris perinodális asztrociták GLIA: gyűjtőfogalom!!! gliák

3 Szatellitasejtek Satellite glial cells (SGCs) - a neuronok sejttestjéhez közvetlenül illeszkedő sejtek - PNS-ben a ganglionokban - asztrocitákhoz hasonló funkciók PNS-ben - neural crest eredetűek Gu, Huang 2010 Afferent-stimulated ATP release from the soma of a Dorsal Root Ganglion neuron and the excitatory (red arrow) and inhibitory (black arrow) control of the neuronal activity by SGCs.

4 Szatellitasejtek Satellite glial cells (SGCs) Érző neuron SGC unit. A: egér DRG, SGC sejtek neuronok körül. A neuron- SGC egységeket kötőszövet (ct) választja el. *: nem myelinált axonok Schwann sejtekkel körülvéve. sc: SGC. B: érző ganglion sematikus szerkezete. GS+ (glutamin szintáz) szatellitasejtek, nyíl: sejttestjük Hanani 2005

5 Schwann sejt axon - myelinálás a periférián - egy Schwann sejt egy axont myelinál - minden internodus egy sejthez tartozik - neural crest eredetűek Schwann cells forming myelin sheathes around axons. - 4 típus: - myelináló (nagy átmérőjű axon körül) - nem myelináló (kis axonnal kapcsolatos sejt - axon-kötegeket különít el) - periszinaptikus (neuromuszkuláris) - terminális (érzőidegek) nucleus node of Ranvier

6 Schwann sejt Periférián nem-myelinált axon myelinált axon, Schwann sejttel

7 Schwann sejt mitokondrium Nem myelinált axon, csak egy egyszerű Schwann membránnal körbekerítve kollagén rostok

8 Schwann sejt Schwann sejtek neural crest eredetűek, a növekvő axonok mentén vándorolnak. A korai Schwann prekurzorok axonális kontakt nélkül nem élnek túl. (1) Schwann cell progenitors proliferate and populate axon bundles (2) immature Schwann cells face a binary choice: (3) they either stay tightly associated with several axons to form a Remak bundle Nave, Schwab 2005 Corfas, Ramsay 2003 (4) or alternatively they single out larger axons and differentiate into myelinating Schwann cells (5) The entire path of Schwann cell development and myelination is remote controlled by the neurons through expression of the neuregulin-1 on the axonal surface.

9 Schwann sejt Myelin P2, protein 2 - FABP család tagja - myelin citoplazmatikus oldalán expresszálódik - talán intracelluláris zsírsavtranszport ban játszik MAG - periaxonális Schwann sejt membránban - funkciója is mint a CNS-ben: axon/myelin kapcsolat ( axon-recognition, adhézió, myelin-integritás fenntartása) PLP/DM20 - Van PNS-ben is, de itt funkciója? - PLP-KO egér: PNS myelináció OK MBP - jelen van, de nem olyan fontos, mint CNS-ben - shiverer mutánsban CNS hypomyelinált de PNS nem Verrkhratsky, Butt 2007

10 Schwann sejt PMP22, Peripheral myelin protein 22 - tetraspan membrane glycoprotein - trembler mutáns (PMP22 pontmuációk): PNSscpecifikus dismyelináció (P0 KO-hoz hasonló) - myelináció kezdeti lépéseit, majd a myelinhüvely vastagságát és stabilitását is szabályozza - valószínűleg integrin/laminin kötésben is részt vesz P0, Peripherial myelin protein zero - glycoprotein, IgCAM szupercsalád tagja - PNS myelin 50% -a - Schwann-sejt specifikus (ODC nem expresszálja) - myelin lamellák adhéziójáért felel (mint PLP CNS-ben) - P0 KO egerek: komoly hiponyelináció és axondegeneráció - bár a myelinképzés kezdeti lépései nem értintettetek P0-PMP22: ec. heterophilic interaction P0-P0: homophilic interaction Bell, Haites

11 Schwann sejt Schwann cells (blue) form myelin by wrapping an inner process (arrow) around an axon (orange); initially loose wraps later compact. The entire axon Schwann cell unit is surrounded by a basal lamina (gray). Schwann cells have two very distinct surfaces: the adaxonal membrane contacting the axon and the abaxonal membrane contacting the basal lamina. Taveggia 2007 Rat sciatic nerve, teased fiber technique. Sudan black. Nyílhegy: nodes of Ranvier; Szaggatott vonal: Schmidt-Lanterman incisures ( rés ) ez PNS-re jellemző, CNS-ben ritka!! Oligodendroglia CNS-ben: nincs bazális membrán!! Piros kör: Schwann sejt magja Krinke 2000 Goodenough, Paul 2003

12 Schwann sejt Cajal bands are cytoplasm-filled channels that lie underneath the plasma membrane of the Schwann cell. Cajal bands contain microtubules that participate in the delivery of mrna from the nucleus to distal sites at which it is translated. Court 2004 a, Longitudinal and transverse protoplasmic bands stained with silver by Ramón y Cajal (Cajal bands). b, Teased fibres double-labelled with TRITC phalloidin (actin) and an antibody against DRP2 (dystrophin related protein 2). Schwann cell cytoplasm is excluded from spheroidal clusters immunopositive for DRP2. c, Immunostaining of fibres for the Schwann cell cytoplasmic protein S100. Sherman 2005

13 Schwann sejt Periaxin Teased fibers, adult mouse sciatic nerve, most superficial layer of the Schwann cell membrane. α-dg: a-disztroglikán; β-dg: b-disztroglikán; Drp2 : dystrophin related protein 2 - PNS-specifikus glycoprotein, S és L-periaxin izoformák - L-periaxin: Schwann sejt cytoszkeleton-bazális membrán kapcsolat - érett myelin-hüvely stabilizációja - mutációja: Charcot-Marie-Tooth disease Court 2011 Schwann cell abaxonal domains. Appositions, Cajal-bands.

14 Schwann sejt Connexin32 - főleg paranodális régióban és a Schmidt- Lanterman incisures ban - rés-kapcsolatok a myelinben (Smidht- Lanterman incisures) - ÉS Schwann sejtek között is - X-kromoszómás Cx32 mutációk: Charcot- Marie-Tooth disesaseben - Cx32 KO egér hasonló fenotípus Compact myelin: halvány lila, ami teljesen leszigeteli az axont, citoplazma-mentes Non-compacted myelin: sötét lila, csatornarendszer, melyen át a periaxonális térhez metabolitok juthatnak el: - SLIs: Schmidt Lanterman incisures és paranodális régiók Nave 2010

15 Olfactory nerve ensheating cells (ONEC, OEC) Rágcsáló szaglórendszer Puche AC. feromonok! Bulbus olfactorius

16 olfactory nerve layer glomerular layer: periglomerulal cells external plexiform layer mitral cell layer internal plexiform layer granule cell layer subependymal layer Loseva 2009 supporting cell olfactory receptor neuron immature olfactory neuron global basal cells horizontal basal cells basal membrane Neurogenesis in the mature olfactory system. (A) Neuronal and glial precursors originating from subventricular zone (SVZ) migrate within the rostral migratory stream (RMS) into the olfactory bulb (OB). (B) Migrating precursors enter the SEL from the RMS; from SEL they move tangentially either to GCL or to GL, where they differentiate into granule or periglomerular cells correspondingly. Magenta ovals in the SEL designate precursors migrating along the core of the OB; orange circles in the GCL stand for precursors arrived to their destination sites ready to differentiate; orange circles with processes extending to the EPL are differentiated new born granule cells; blue circles in the GL and green lines in the ONL designate glomeruli and olfactory nerve fibers; orange cells in the GL are newly differentiated periglomerular cells. (C) Proliferation in the SVZ takes place in the walls of the lateral ventricle, where stem cells (type B cells, green) divide to generate transit amplifying cells (type C cells, orange), which in turn give rise to immature neuroblasts (type A cells, magenta). The neuroblasts migrate in the RMS (panel A) to their final destination in the OB, where they differentiate into interneurons (panel B). (D) Neurogenesis in the olfactory epithelium. cell. Basal cells continuously proliferate giving rise to olfactory sensory neurons. The sagittal section of the adult rat head in the center of this figure, illustrates close proximity of the olfactory epithelium to the olfactory bulb. Bundles of axons from sensory neurons project through holes in the cribriform plate of the ethmoid bone forming the olfactory nerve, and establish synaptic contacts in glomeruli of the olfactory bulb.

17 ONEC GFAP olfactory receptor neurons olfactory epithelium (OE) ethmoid bone (EB) ONECs olfactory nerve layer (ONL) glomerular layer (GL) mitral cell layer (ML) external plexiform layer (EPL) Boyd 2005 Olfactory receptor neuronok (ORN) bipoláris neuronok, dendritjük az orrüreg felé nyúlik, sok csillót bocsátva a szaglóhámot borító nyálkarétegbe. Axonjaik a szaglóideget alkotják, melyet ONEC sejtek kísérnek egészen a bulbusig. Olfaktorikus axonok a glomerulusokban mitrális sejtek dendritjeivel képeznek szinapszisokat. Az ONEC sejtek ezen axonokat borítják. A dendriteket asztrocita nyúlványok fedik. Mitrális sejtek axonjai kéregbe, amygdalába vetítenek. Raisman 2011

18 Olfactory nerve ensheating cells (ONEC, OEC) Cross-section of the embryonic chicken olfactory bulb showing neural crest-derived olfactory ensheathing cells. Axons; lowaffinity neurotrophin receptor Clair Baker C: Olfactorikus lamina propria. OEC sejtmagok jellegzetesen oválisak. 1: OEC sejtek egy nagy köteg nemmielinált olfaktorikus axon közelében. 2: Egy nagyobb myelinált axon. 3: Sok nem myelinált axon. FB: fibroblasztok Boyd 2005

19 Olfactory nerve ensheating cells (ONEC, OEC) GFAP+, S100b+, nestin+, vimentin+, Sox10+, fagocitálnak! - szaglóideg-regenerációért felelős sejtek, egész életen át (fagocitotikus és antiinflammatorikus szerep) - nem myelináló Schwann sejtekhez hasonlóan borítják a neuronális nyúlványokat - implantációjukkal próbálkoznak pl. gerincvelősérüléseknél Olfactory Ensheathing Glia (Sox10, Purple) surrounding the olfactory nerve which runs between receptor cells in the nose (right) and the brain Raisman 2006 Regrowth of nerve fibres across a lesion of the rat corticospinal tract transplanted with olfactory ensheathing cells. Reparative effect of olfactory ensheathing cells (OEC) and their associated olfactory nerve fibroblasts (fbl) on severed corticospinal axons. (a) During the first week, the axons advance, intimately surrounded by OECs and flanked by advancing fibroblasts. (b) During the third and fourth weeks, the axons have proceeded through the transplant, where they are now myelinated (myel) by OECs, thus forming a bridge from the oligodendrocytic myelin territory (oli) at the cut, proximal end all the way through the transplant to re-enter the oligodendrocytic territory at the distal end.

20 Ependimasejtek 3. kamra fala, 32 hetes fetus - agykamrákat és a gerincvelő centrális csatornáját bélelő epitélsejtek - köbhám - mikrobolyhok és 1-több csilló: liquor keverőáramai Csillófejlődés a laterális kamrában P0-P10. P10: érett állapot Tissir 2010 Gerincvelő, hibás ciliogenezis: hydrocephalus központi csatorna hology/response%20_to_injury/ependymalcells.htm Scanning electron micrograph of the ciliated ependymal lining of the floor of the 4th ventricle of a 12-d-old Wistar rat. The 1-cm bar on the photograph is equivalent to a length of 1.28 μm O Callaghan és mtsai., 1999; Luo és Conover 2008

21 Neuroblast migration parallels cerebrospinal fluid (CSF) flow India ink Cell migration CSF flow Sawamoto, Alvarez-Buylla et al. 2006

22 Neuroblast migration parallels cerebrospinal fluid (CSF) flow Camera lucida drawing n=25 egérből! Sawamoto, Buylla et al Neuroblasts labeled with a retrovirus encoding alkaline phosphatase

23 Neuroblast migration parallels cerebrospinal fluid (CSF) flow Wild type PSA-NCAM staining Tg737orpk mutant mice: hypomorphic allele for Polaris, which is essential for normal ciliogenesis Sawamoto, Buylla et al Choroid plexus kaudálisan: Slit2-t termel, csillós ependyma Slit2 gradienst alakit ki: kemorepulziv hatás, migráció orientációjának irányítása!!

24 Ependima choroid plexus CP 3 kompertmentuma: - vaszkuláris zóna (20% of tissue volume), - intermedier intersticiális zóna (15% of tissue volume): főleg intersticiális folyadék (ISF) - külső epitélsejt gyűrű (65% of tissue volume) (mouse) cryofractured preparation of the choroid plexus Johanson /image/i0000otv7u.m4qeg Richard Kessel

25 Lateral ventricle Ventricle wall epenyma lv cp cp epenyma 50um b-gal S100A10 150mm RALDH: RA production

26 Ependima choroid plexus 1918, Gray s anatomy

27 Ependima choroid plexus The developing hind brain at E14.5, mouse. (A) A coronal section stained with Hematoxylin and Eosin (H&E) illustrating the localization of the developing cerebellum (Cb) below the third (3V) and above the fourth (4V) ventricles. The choroid plexus (C.P.) is continuous with the rhombic lip (R.L.), which gives rise to the cells of the external granule layer (EGL), while the ventricular zone (VZ) is the source of other cerebellar neurons. (B) Magnified image of the lobulated choroid plexus of the fourth ventricle, illustrating the monolayer of epithelial cells (Ep) surrounding a complex network of blood vessels (Bl). Krizhanovsky 2006

28 Ependima choroid plexus The free cellular surface of the choroid plexus. Note numerous microvilli (asterisk). Scale = 1 µm. (Rat, lateral ventricle.)

29 Ependima choroid plexus kamra - velőcső (neuroektodermális) eredetű - egyrétegű köbhám - intercelluláris rések: tight junction - szabad felszínén mikrobolyhok - aktív ion/metabolit transzport - vízre szabadon permeábilis (és alkoholra és koffeinre) - nem permeábilis: fehérjékre; fehérjekötött hormonokra, drogokra; erősen hidrofíl anyagokra (Na+, K+) itt spec. carrier-mediált transzport

30 Ependima Markerek (well..) - egér gerincvelői ependyma Nkx6.1 expresszáló ventrális neuroepitél sejtekből származik - egér előagyi ependyma radiális glia eredetű GFAP, vimentin, cytokeratin - intermedier filamentumok RIL, Reversion-induced LIM - citoszkeleton-reguláció Tight junction proteins, CAMs élekor/lokalizáció függően Type I-III kollagén, fibronektin, laminin, utrophin, alphadystrobrevin, beta-dystroglycan - bazális membránban, BM-mel kapcsolatban S100B -jelen van ependymában Csillók csilló proteinek Del Bigio 2010 VEGF, vascular endothelial growth factor - ependyma stabilitásának fenntartása - VEGF gátlása mikrobolyhok eltűnéséhez vezet egérben FGF2, HGF, GDNF, CTGF, IGFBP, BDNF, NT-4/5, Noggin, CD133, MAGI-3 kináz - termelés bizonyos életkorokban/ependyma szubpopulációkban Cx26, Cx30, Cx43, Cx45 AQP4, Aquaporin 4 Glucokinase (glucose glucose-6-phosphate) - inzulin-reszponzív enzim - pancreas b-sejtekben glükóz-szenzor GLUT1-4, glucose transporters - facilitatív glükóz karrierek - vízinflux is Monocarboxylate transporters (MCT) - laktát, piruvát, ketontest felvétel és release

31 Ependima 1992, Reynolds, Weiss Richards, L. J., Kilpatrick, T. J. & Bartlett, P. F. De novo generation of neuronal cells from the adult mouse brain. Proc. Natl Acad. Sci. USA 89, (1992). Jonas Frisen Ependyma = őssejt - Ependyma: Őssejt???... (SVZ oly közel...) Végdifferenciáltak vagy képesek de-differenciálódni?

32 Mezodermális eredetű sejtek Mikroglia microgliasejtek aktivációja

33 Mikroglia Jung S., Littman DR. et al MCB (11):