Subgranüler bölge - Subgranular zone

Subgranüler bölge (sıçan beyninde). (A) Dentat girus bölgeleri: hilus, granül altı bölge (sgz), granül hücre katmanı (GCL) ve moleküler katman (ML). Hücreler, nöronal öncü hücreler ve olgunlaşmamış nöronlar tarafından ifade edilen bir protein olan doublecortin (DCX) için boyandı . (B) Hilus ve GCL arasında bulunan subgranüler bölgenin yakından görünümü. Charlotte A. Oomen, vd., 2009 tarafından yayınlanan bir makaleden.

Subgranuler kısmında ( SGZ ) a, beyin bölge hipokampus yetişkin nöron oluşur. Diğer majör sitesi yetişkin nöron olduğu subventrikuler beyinde (SVZ).

Yapısı

Subgranuler kısmında arasında yer alan hücrelerin dar tabakasıdır granül hücre tabakası ve hilus ve dentat girus . Bu katman, çeşitli hücre türleri ile karakterize edilir; en belirgin türü , çeşitli gelişim aşamalarındaki sinir kök hücreleridir (NSC'ler). Bununla birlikte, NSC'lere ek olarak, NSC'leri destekleyen ve bunların çoğalmasını, göçünü ve farklılaşmasını düzenleyen bir mikro ortam oluşturan astrositler , endotelyal hücreler , kan damarları ve diğer bileşenler de vardır. Bu karmaşık mikro çevrenin keşfi ve NSC gelişimindeki hayati rolü, bazılarının onu nörojenik bir "niş" olarak etiketlemesine yol açtı . Ayrıca, SGZ'deki kan damarlarının önemi ve yaygınlığı nedeniyle sıklıkla vasküler veya anjiyojenik niş olarak da anılır.

Nöral kök hücreler ve nöronlar

Nörojenik nişin yapısı ve özellikleri. Ilias Kazanis, vd., 2008 tarafından yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır.

Beyin birçok farklı nöron türünü içerir , ancak SGZ yalnızca bir tür üretir: granül hücreler - dentat girustaki (DG) birincil uyarıcı nöronlar - hafıza ve öğrenme gibi bilişsel işlevlere katkıda bulunduğu düşünülür . SGZ'de nöral kök hücreden granül hücreye ilerleme, aşağıdaki hücre türleri soyunun izlenmesiyle açıklanabilir:

  1. Radyal glial hücreler . Radyal glial hücreler,tipik olarak nöronal olmayan destek hücreleri olarak düşünülen astrositlerin bir alt kümesidir. SGZ'deki radyal glial hücreler, SGZ'de bulunan hücre gövdelerine ve DG'nin moleküler katmanına uzanan dikey (veya radyal) işlemlere sahiptir. Bu süreçler, üzerinde yeni oluşan nöronların SGZ'den granül hücre katmanına kısa mesafeden göç edebildiği bir iskele görevi görür. Radyal glia morfolojileri, GFAP gibiglial belirteçleri ekspresyonuve NSC mikro ortamını düzenlemedeki işlevleriaçısından astrositiktir. Bununla birlikte, çoğu astrositten farklı olarak, bunlar aynı zamanda nörojenik öncüler olarak da hareket ederler; gerçekte, bunlar, sonradan nöronal öncü hücrelere yol açan nöral kök hücreler olarak kabul edilirler. Çalışmalar SGZ radyal glia ifade göstermiştir Nestin ve Sox2 , nöral kök hücreleri ile ilişkili biyolojik ve izole radyal glia yeni nöronlar üretebilir in vitro . Radyal glial hücreler genellikle asimetrik olarak bölünerekbölünme başına bir yeni kök hücre ve bir nöronal öncü hücre üretir. Bu nedenle, kendi kendini yenileme kapasitesine sahip olup, kök hücre popülasyonunu sürdürürken eşzamanlı olarak geçici olarak çoğaltıcı hücreler olarak bilinen sonraki nöronal öncüleri üretirler.
  2. Progenitör hücreleri geçici olarak büyütür . Geçici olarak amplifiye edici (veya transit amplifiye edici) progenitör hücreler , sıklıkla mitoz yoluyla bölünen ve çoğalan , böylece mevcut öncü hücrelerin havuzunu "amplifiye" eden oldukça proliferatif hücrelerdir. NSC'lerin glial özelliklerini kaybetmeye ve daha fazla nöronal özellik kazanmaya başladığı, NSC gelişiminde geçici bir aşamanın başlangıcını temsil ederler. Örneğin, bu kategorideki hücreler başlangıçta GFAP gibi glial belirteçleri ve nestin ve Sox2 gibi kök hücre belirteçlerini ifade edebilir, ancak sonunda bu özellikleri kaybederler ve NeuroD ve Prox1 gibi granül hücrelere özgü belirteçleri ifade etmeye başlarlar . Bu hücrelerin oluşumunun nöral kök hücre gelişiminde kader seçimini temsil ettiği düşünülmektedir .
  3. Nöroblastlar . Nöroblastlar, hücreler hücre döngüsünden çıkmadanve nöron olarak kimliklerini üstlenmedenönceki öncül hücre gelişiminin son aşamasını temsil eder. Bu hücrelerinçoğalmasıdaha sınırlıdır, ancak serebral iskemi bu aşamada çoğalmaya neden olabilir.
  4. Postmitotik nöronlar. Bu noktada, hücre döngüsünden çıktıktan sonra hücreler olgunlaşmamış nöronlar olarak kabul edilir. Postmitotik nöronların büyük çoğunluğu apoptoz veya hücre ölümüne uğrar . Hayatta kalan az sayıda kişi, dendritlerin DG'nin moleküler tabakasına genişlemesi ve aksonların CA3 bölgesine büyümesi ve ardından sinaptik bağlantıların oluşumu ile işaretlenen hipokampal granül hücrelerinin morfolojisini geliştirmeye başlar. Postmitotik nöronlar ayrıca artan sinaptik plastisite ve uzun vadeli potansiyasyon için düşük bir eşik ile karakterize edilen geç olgunlaşma aşamasından geçer . Sonunda, nöronlar hipokampal devreye tamamen olgunlaşmış granül hücreler olarak entegre edilir.

Astrositler

SGZ'de iki ana astrosit türü bulunur: radyal astrositler ve yatay astrositler. Radyal astrositler, daha önce açıklanan radyal glia hücreleriyle eş anlamlıdır ve hem glial hücreler hem de nöral kök hücreler olarak ikili roller oynarlar. Bireysel radyal astrositlerin her iki rolü birden oynayıp oynayamayacağı veya sadece belirli radyal astrositlerin NSC'leri oluşturup oluşturmayacağı açık değildir. Yatay astrositlerin radyal süreçleri yoktur; daha ziyade, işlemlerini hilus ve SGZ arasındaki sınıra paralel olarak yatay olarak genişletirler. Dahası, nöronal öncüler oluşturuyor gibi görünmüyorlar. Astrositler, SGZ'deki diğer hücrelerin birçoğuyla yakın temas halinde olduklarından, nörojenezde duyusal ve düzenleyici kanallar olarak hizmet etmek için çok uygundurlar.

Endotel hücreleri ve kan damarları

SGZ'deki kan damarlarını sıralayan endotel hücreleri , kök hücrenin kendini yenilemesinin ve nörogenezinin düzenlenmesinde kritik bir bileşendir. Çoğalan nörojenik hücre kümelerine çok yakın bir yerde bulunan bu hücreler, nörojenik hücreler için bağlantı noktaları sağlar ve hem anjiyojenez hem de nörojenezi indüklemeye yardımcı olan vasküler endotel büyüme faktörü (VEGF) gibi yayılabilir sinyaller salar . Aslında çalışmalar, nörojenez ve anjiyojenezin birkaç ortak sinyal yolunu paylaştığını göstermiştir; bu da SGZ'deki nörojenik hücrelerin ve endotel hücrelerinin birbirleri üzerinde karşılıklı bir etkiye sahip olduğunu ima etmektedir. Kan damarları , nörogenezi ve anjiyogenezi düzenlemek için SGZ'deki hücrelere etki eden hormonları ve diğer molekülleri taşır .

Hipokampal nörogenez

SGZ'nin ana işlevi, yeni nöronların üretildiği ve dentat girusun granüler hücre tabakasına işlevsel olarak entegre edildiği süreç olan hipokampal nörojenezi gerçekleştirmektir. Uzun süredir devam eden inanışların aksine, SGZ'deki nörojenez, yalnızca doğum öncesi gelişim sırasında değil , insanlar da dahil olmak üzere çoğu memelide yetişkin yaşamı boyunca ortaya çıkar .

Nörogenezin düzenlenmesi

SGZ'deki nöral kök hücrelerin kendini yenileme, kader seçimi, proliferasyonu, göçü ve farklılaşması, birkaç nörotransmiter de dahil olmak üzere SGZ'deki birçok sinyal molekülü tarafından düzenlenir . Örneğin, Notch , kader seçimini düzenleyen, genellikle kök hücreleri kendi kendini yenileme durumunda tutan bir sinyal proteinidir. Beyinden türetilen nörotrofik faktör (BDNF) ve sinir büyüme faktörü (NGF) gibi nörotrofinler de SGZ'de mevcuttur ve kesin mekanizmalar açık olmasa da nörojenezi etkilediği varsayılmaktadır. Wnt ve kemik morfojenik protein (BMP) sinyali de nörojenez düzenleyiciler ve glutamat , GABA , dopamin ve serotonin gibi klasik nörotransmiterlerdir . SGZ'deki nörogenez ayrıca yaş ve stres gibi çeşitli çevresel faktörlerden etkilenir . Nörojenez oranında yaşa bağlı düşüşler hem laboratuarda hem de klinikte tutarlı bir şekilde gözlenir, ancak SGZ'deki nörojenezin en güçlü çevresel inhibitörü strestir. Örneğin uykusuzluk, psikososyal stres gibi stres salgılanmasını teşvik glukokortikoidler gelen adrenal korteks nöral hücre proliferasyonu, hayatta kalmasını ve farklılaşmasını inhibe dolaşıma. Nörogenezdeki stres kaynaklı azalmaların antidepresanlarla karşılanabileceğine dair deneysel kanıtlar vardır. Fiziksel egzersiz ve sürekli öğrenme gibi diğer çevresel faktörler de nörojenez üzerinde olumlu bir etkiye sahip olabilir ve dolaşımdaki artan glukokortikoid seviyelerine rağmen hücre proliferasyonunu uyarabilir.

Hafızada ve öğrenmede rol

SGZ'deki nörogenez ile öğrenme ve hafıza , özellikle uzamsal hafıza arasında karşılıklı bir ilişki vardır . Bir yandan, yüksek nörogenez oranları hafıza yeteneklerini artırabilir. Örneğin, genç hayvanlarda yüksek nörojenez ve nöronal dönüşüm oranı, hızla yeni anılar edinme ve yeni görevleri öğrenme yeteneklerinin arkasındaki sebep olabilir. Yeni nöronların sürekli oluşumunun, yeni edinilen hatıraların zamansal bir yönü olmasının nedeni olduğuna dair bir hipotez vardır. Öte yandan, öğrenme, özellikle hipokampusa bağlı uzaysal öğrenme, hücre hayatta kalması üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir ve artan sinaptik aktivite ve nörotransmiter salınımı yoluyla hücre proliferasyonunu indükler. Hipokampal nörogenez ve hafıza arasındaki ilişkiyi sağlamlaştırmak için daha fazla çalışma yapılması gerekse de, hipokampal dejenerasyon vakalarından beynin dış ortamdaki değişikliklerle başa çıkması ve geçici olarak yeni anılar üretmesi için nörojenezin gerekli olduğu açıktır. doğru şekilde.

Klinik önemi

SGZ'de nörogenezde değişiklikler sergileyen birçok nörolojik hastalık ve bozukluk vardır. Ancak, bu değişikliklerin mekanizmaları ve önemi hala tam olarak anlaşılmamıştır. Örneğin, Parkinson hastalığı ve Alzheimer hastalığı olan hastalar genellikle hücre proliferasyonunda beklenen bir düşüş sergiler. Bununla birlikte, epilepsi , felç veya iltihaplanma yaşayanlar , nörojenezde artışlar sergilerler, bu da beynin kendini tamir etme girişimlerinin olası kanıtıdır. Bu değişikliklerin mekanizmalarının ve sonuçlarının daha fazla tanımlanması, bu nörolojik bozukluklar için yeni tedavilere yol açabilir. Kanser hücreleri, SGZ'deki farklılaşmamış, çoğalan prekürsör hücrelerin aynı özelliklerinin çoğunu sergilediğinden, SGZ'deki nörojenezle ilgili içgörüler, kanserin altında yatan mekanizmaların anlaşılması için ipuçları sağlayabilir. Öncü hücrelerin SGZ'nin düzenleyici mikro ortamından ayrılması, kanserli tümörlerin oluşumunda bir faktör olabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar