Purkinje hücresi - Purkinje cell

Purkinje hücresi
PurkinjeCell.jpg
Güvercin Purkinje hücrelerinin (A) çizimi Santiago Ramon y Cajal tarafından
Detaylar
Telaffuz / S ɜːr k ɪ n I / zunu KIN -jee
Konum Beyincik
Şekil düz dendritik çardak
İşlev engelleyici projeksiyon nöronu
nörotransmiter GABA
Presinaptik bağlantılar Paralel lifler ve Tırmanma lifleri
Postsinaptik bağlantılar Serebellar derin çekirdekler
tanımlayıcılar
D011689
Nöro İsimler 365
NeuroLex Kimliği sao471801888
TA98 A14.1.07.404
FMA 67969
Nöroanatominin anatomik terimleri

Purkinje hücreleri veya Purkinje nöronları , beyincikte bulunan GABAerjik inhibitör nöronların bir sınıfıdır . Onlar kendi keşfeden adını veriyor, Çek anatomist Jan Evangelista Purkyne'nin 1839'da hücreleri karakterize.

Yapı

Bir serebellar yaprağın enine kesiti . (Purkinje hücresi orta üstte etiketlenmiştir.)
Purkinje hücrelerini gösteren serebellumun gümüş lekesi.
Purkinje hücreleri. Bielschowsky lekesi .
tdTomato'yu ifade eden serebellar Purkinje hücrelerinin konfokal mikroskop görüntüsü

Bu hücreler , insan beynindeki en büyük nöronlardan bazılarıdır ( Betz hücreleri en büyüğüdür), çok sayıda dendritik diken ile karakterize, karmaşık bir şekilde ayrıntılı bir dendritik çardak . Purkinje hücreleri , beyincikteki Purkinje tabakası içinde bulunur . Purkinje hücreleri, birbirinin önüne yığılmış domino taşları gibi hizalanmıştır . Geniş dendritik milleri , daha derin katmanlardan gelen paralel liflerin içinden geçtiği neredeyse iki boyutlu katmanlar oluşturur . Bu paralel lifler , Purkinje hücre dendritindeki dikenlere nispeten daha zayıf uyarıcı ( glutamaterjik ) sinapslar yaparken , medulladaki alt olivary çekirdeğinden kaynaklanan tırmanan lifler , proksimal dendritlere ve hücre somalarına çok güçlü uyarıcı girdi sağlar. Paralel lifler , Purkinje nöronunun dendritik çardakından ortogonal olarak geçer ve 200.000'e kadar paralel lif , tek bir Purkinje hücresi ile bir Granül hücre-Purkinje hücresi sinapsı oluşturur. Her Purkinje hücresi, tümü tek bir tırmanma lifinden kaynaklanan yaklaşık 500 tırmanma lifi sinapsı alır. Hem sepet hem de yıldız hücreler (serebellar moleküler tabakada bulunur ) Purkinje hücresine engelleyici (GABAerjik) girdi sağlar, sepet hücreleri Purkinje hücresi aksonunun başlangıç ​​segmentinde sinaps yapar ve yıldız hücreler dendritler üzerinde sinaps yapar.

Purkinje hücreleri, derin serebellar çekirdeklere engelleyici projeksiyonlar gönderir ve serebellar korteksteki tüm motor koordinasyonun tek çıktısını oluşturur .

Moleküler

Purkinje tabaka Purkinje hücrelerinin ve hücre gövdelerini içermektedir serebellum, bir Bergmann glia , eşsiz gen çok sayıda ifade eder. Purkinje'ye özgü gen belirteçleri, Purkinje eksikliği olan farelerin transkriptomunun vahşi tip farelerinkiyle karşılaştırılmasıyla da önerildi. Açıklayıcı bir örnek, Purkinje nöronlarında bozulmuş lokomotor öğrenme ve belirgin şekilde değiştirilmiş sinaptik plastisite sergileyen nakavt farelerdeki Purkinje hücre proteini 4'tür ( PCP4 ) . PCP4 , Purkinje hücrelerinin sitoplazmasında kalsiyumun (Ca2 + ) kalmodulin (CaM) ile hem birleşmesini hem de ayrışmasını hızlandırır ve yokluğu bu nöronların fizyolojisini bozar.

Gelişim

Memeli embriyonik araştırmaları Purkinje hücrelerinin nörojenik kökenlerini detaylandırdı. Erken gelişim sırasında Purkinje hücreleri, sinir sisteminin embriyodaki öncüsü olan nöral tüpteki ventriküler bölgede ortaya çıkar. Tüm serebellar nöronlar ventriküler bölgeden germinal nöroepiteliden türer. Purkinje hücreleri spesifik olarak embriyonik serebellar primordiumun ventriküler nöroepitelyumundaki progenitörlerden üretilir. Serebellar primordiumdan üretilen ilk hücreler, iki serebellar hemisferi oluşturan dördüncü ventrikül adı verilen gelişmekte olan beynin elmas şeklindeki boşluğu üzerinde bir başlık oluşturur. Daha sonra gelişen Purkinje hücreleri, serebellumun vermis adı verilen merkezde bulunan bölümündeki hücrelerdir. Dördüncü ventrikülü kaplayan serebellar primordiumda ve gelişmekte olan beynin isthmus adı verilen fissür benzeri bir bölgenin altında gelişirler. Purkinje hücreleri serebellar korteksin dış yüzeyine doğru göç eder ve Purkinje hücre tabakasını oluşturur.

Purkinje hücreleri, serebellar nörogenezin en erken evrelerinde doğarlar. Neurogenin2, nörogenin1 ile birlikte, Purkinje hücre oluşumunun zaman penceresi sırasında ventriküler nöroepitelyumun kısıtlı alanlarında geçici olarak eksprese edilir. Bu uzaysal-zamansal dağılım modeli, nörogeninlerin, fenotipik olarak heterojen Purkinje hücre alt kümelerinin spesifikasyonunda yer aldığını ve nihayetinde serebellar topografinin çerçevesinin oluşturulmasından sorumlu olduğunu göstermektedir.

Farelerde ve insanlarda, kemik iliği hücrelerinin serebellar Purkinje hücreleri ile kaynaştığına veya ürettiğine dair kanıtlar vardır ve kemik iliği hücrelerinin, doğrudan üretim veya hücre füzyonu yoluyla, merkezi sinir sistemi hasarının onarımında rol oynayabilmesi mümkündür. Diğer kanıtlar , insan adrenal korteksinin Purkinje nöronları, B-lenfositleri ve aldosteron üreten hücreleri arasında ortak bir kök hücre atasının olasılığına işaret ediyor .

İşlev

Purkinje hücre proteini 4 ( PCP4 ), insan beyinciğinin Purkinje hücrelerinde belirgin şekilde immünoreaktiftir. Yukarıdan aşağıya 40X, 100X ve 200X mikroskobik büyütme. İmmünohistokimya, yayınlanmış yöntemlere göre yapıldı.
Beyincik mikro devresi. Uyarıcı sinapslar (+) ile, engelleyici sinapslar (-) ile gösterilir.
MF: Yosunlu lif .
DCN: Derin serebellar çekirdekler .
IO: Aşağı zeytin .
CF: Tırmanma lifi .
GC: Granül hücre .
PF: Paralel lif .
PC: Purkinje hücresi.
GgC: Golgi hücresi .
SC: Yıldız hücresi .
BC: Sepet hücresi .

Purkinje hücreleri iki farklı elektrofizyolojik aktivite formu gösterir:

  • Basit sivri uçlar , ya kendiliğinden ya da Purkinje hücreleri, granül hücrelerinin aksonları olan paralel lifler tarafından sinaptik olarak aktive edildiğinde, 17 - 150 Hz hızlarında meydana gelir (Raman ve Bean, 1999).
  • Karmaşık ani yükselmeler yavaş, 1-3 Hz ani yükselmelerdir ve başlangıçta uzun süreli büyük genlikli bir ani yükselme ve ardından daha küçük genlikli aksiyon potansiyellerinin yüksek frekanslı patlaması ile karakterize edilir. Bunlar, tırmanan lif aktivasyonundan kaynaklanır ve dendritlerde kalsiyum aracılı aksiyon potansiyellerinin oluşumunu içerebilir. Karmaşık ani aktiviteyi takiben, basit ani yükselmeler, güçlü karmaşık ani girdi tarafından bastırılabilir.

Purkinje hücreleri, hem sodyuma bağımlı hem de kalsiyuma bağımlı diken dizileri şeklinde spontan elektrofizyolojik aktivite gösterir. Bu başlangıçta Rodolfo Llinas (Llinas ve Hess (1977) ve Llinas ve Sugimori (1980)) tarafından gösterildi. P-tipi kalsiyum kanalları, serebellar fonksiyonda çok önemli olan ilk olarak karşılaşıldıkları Purkinje hücrelerinden almıştır (Llinas ve ark. 1989). Artık Purkinje hücresinin tırmanan lifler tarafından aktivasyonunun, aktivitesini sessiz bir durumdan kendiliğinden aktif bir duruma değiştirebileceğini ve bunun tersini, bir tür geçiş anahtarı olarak hizmet ettiğini biliyoruz. Bu bulgular, tırmanan lif girdileriyle bu tür geçişlerin ağırlıklı olarak anestezi altındaki hayvanlarda meydana geldiğini ve uyanık davranan hayvanlarda Purkinje hücrelerinin genel olarak şehir dışında neredeyse sürekli çalıştığını öne süren bir çalışma tarafından sorgulanmıştır. Ancak bu son çalışmanın kendisi sorgulandı ve o zamandan beri uyanık kedilerde Purkinje hücre geçişi gözlemlendi. Purkinje hücresinin hesaplamalı bir modeli, geçişten hücre içi kalsiyum hesaplamalarının sorumlu olduğunu göstermiştir.

Bulgular, Purkinje hücre dendritlerinin hem uyarıcı hem de engelleyici sinapsları geçici olarak aşağı regüle edebilen endokannabinoidleri saldığını ileri sürdü . Purkinje hücrelerinin içsel aktivite modu, sodyum-potasyum pompası tarafından ayarlanır ve kontrol edilir . Bu, pompanın iyonik gradyanlar için basit bir homeostatik , "temizlik" molekülü olmayabileceğini düşündürür . Bunun yerine, beyincikte ve beyinde bir hesaplama öğesi olabilir . Gerçekten de, bir mutasyon içinde Na+
- K+
pompa, hızlı başlangıçlı distoniye neden olur; parkinsonizm; semptomları, bunun bir serebellar hesaplama patolojisi olduğunu gösterir. Bundan başka, zehir kullanılarak ouabain engellemek için Na+
- K+
canlı bir farenin serebellumundaki pompalar ataksi ve distoniye neden olur . Deneysel verilerin sayısal modellemesi, in vivo olarak Na+
- K+
pompa, Purkinje nöron ateşlemesine uzun sessiz noktalama işaretleri (>> 1 s) üretir; bunların bir hesaplama rolü olabilir. Alkol inhibe Na+
- K+
beyincikte pompalar ve bu muhtemelen serebellar hesaplamayı ve vücut koordinasyonunu bu şekilde bozar.

Klinik önemi

İnsanlarda Purkinje hücreleri çeşitli nedenlerle zarar görebilir: örneğin alkol veya lityuma toksik maruz kalma; otoimmün hastalıklar ; spinoserebellar ataksilere, glüten ataksisine , Unverricht-Lundborg hastalığına veya otizme neden olan genetik mutasyonlar ; ve serebellar tipte çoklu sistem atrofisi veya sporadik ataksiler gibi genetik temeli olduğu bilinmeyen nörodejeneratif hastalıklar.

Gluten ataksisi, gluten alımı ile tetiklenen otoimmün bir hastalıktır . Glutene maruz kalmanın bir sonucu olarak Purkinje hücrelerinin ölümü geri döndürülemez. Glutensiz bir diyetle erken teşhis ve tedavi, ataksiyi iyileştirebilir ve ilerlemesini önleyebilir. Gluten ataksisi olan kişilerin %10'dan azında herhangi bir gastrointestinal semptom görülür, ancak yaklaşık %40'ında bağırsak hasarı vardır. Nedeni bilinmeyen ataksilerin %40'ını ve tüm ataksilerin %15'ini oluşturur.

Nörodejeneratif hastalık spinoserebellar ataksi tip 1 (SCA1), kararsız bir neden olduğu poliglutamin genişleme içinde ataksin 1 proteini. Ataxin 1 proteinindeki bu kusur, Purkinje hücrelerinde mitokondrinin bozulmasına neden olarak Purkinje hücrelerinin erken dejenerasyonuna yol açar. Sonuç olarak, motor koordinasyon azalır ve sonunda ölüm meydana gelir.

Bazı evcil hayvanlarda doğumdan kısa bir süre sonra Purkinje hücrelerinin atrofiye başladığı, buna serebellar abiyotrofi adı verilen bir durum gelişebilir . Ataksi , niyet titremeleri, hiperreaktivite, tehdit refleksi eksikliği , sert veya yüksek adımlı yürüyüş, ayak pozisyonunun belirgin bir şekilde farkında olmama (bazen ayakta durma veya bir ayağın eklemi ile yürüme) ve genel bir yetersizlik gibi semptomlara yol açabilir . alanı ve mesafeyi belirleyin. Olarak bilinen benzer bir durum serebellar hipoplazi Purkinje hücreleri geliştirmek için başarısız oluşan uterusta veya doğumdan önce ölür.

Ataksi telenjiektazi ve Niemann Pick hastalığı tip C genetik koşullarının yanı sıra serebellar esansiyel tremor , Purkinje hücrelerinin ilerleyici kaybını içerir. Alzheimer hastalığında, Purkinje hücrelerinin dendritik dallarının kaybının yanı sıra bazen spinal patoloji de görülür. Purkinje hücreleri , periferdeki enfeksiyon bölgesinden merkezi sinir sistemine göç ettiği için kuduz virüsü tarafından da zarar görebilir .

etimoloji

Purkinje hücreleri, 1839'da onları keşfeden Çek bilim adamı Jan Evangelista Purkyně'nin adını almıştır.

Referanslar

Dış bağlantılar

daha fazla okuma