Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 447
Текст из файла (страница 447)
Как только конусы роста пересекут срединную линию, такая блокировка белком К181 выключается каким-то неизвестным механизмом. Теперь отталкивание от срединной линии не дает конусам роста отклониться назад и вновь ее пересечь. В то же время конусы роста, очевидно, становятся чувствительными к другому набору отталкивающих сигналов в форме белков, названных семафоринами, это препятствует им 2126 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности снова войти в области спинного мозга со стороны спины. Зажатым между этими двумя наборами отгалкиваюших сигналов конусам роста ие остается ничего иного, как продвигаться по узенькой тропке, идя параллельно веитральиой пластинке, ио никогда не входя в нее снова (рис. 22.102, б). 22.8.б. Ткани-мишени выделяют нейротропные факторы, которые управляют ростом и выживанием нервных клеток В конечном счете конусы роста аксонов достигают ткани-мишени, где им надлежит остановиться и наладить сииапсы.
Теперь иейроиы, которые выпустили эти аксоиы, могут установить связь со своими целевыми клетками. Хотя сииапсы, вообще-то, передают сигналы в одном иаправлении — от аксона к деидриту или мышце, в ходе развития каналы связи имеют двусторонний характер. Сигналы от ткани-мишени пе только определяют, где какой конус роста должен создать сииапсы (что мы обсудим ниже), ио также и определяют, сколько иннервирующих нейронов из числа новоприбывших выживет. В цеитральиой и периферической нервной системе позвоночного нейроны большинства типов производятся в избытке; впоследствии до 50 ' и более исйроиов умирает вскоре после того, как достигнет своей цели; даже при том, что до момента гибели все оии выглядят совершенно нормальными и здоровыми.
Например, примерно половина всех двигательных нейронов, которые простирают аксоиы к скелетным мышцам, умирает в течение нескольких дней после установления контакта со своими мышечными клетками-мишенями. Такая же доля сенсорных нейронов, иннервирующих кожу, умирает после того, как их конусы роста достигнут ее. Такая массовая гибель нейронов, как считают, отражает исход конкуренции, Клетки-мишени всех типов выпускают ограниченное количество специфического иейротрофического фактора, который необходим нейронам, иинервирующим эти клетки, для выживания. Нейроны явно конкурируют за этот фактор, и те, которые ие получают его в достаточной мере, умирают путем запрограммированной клеточной смерти. Если количество иииервируемой ткани увеличивается — например, за счет пересадки иа соответствующую сторону зародыша дополнительного зачатка конечности, — то выживает больше иннервирующих конечности нейронов, и наоборот, если зачаток конечности отрезан, то все иииервирующие ее нейроны умирают.
Таким образом, хотя разные индивидуумы и отличаются пропорциями своего тела, оии всегда сохраняют при себе нужное число двигательных иейроиов, достаточное для ииисрвации всех их мышц, и необходимое число сенсорных нейронов, которых хватит иа иннервацию всей поверхности их тела.
И такая явно расточительная стратегия перепроизводства, сопровождаемого смертью излишних клеток, работает практически во всех отделах нервной системы! Оиа служит простым и эффективным средством установления соответствия между количеством иннервирующих нейронов и объемом ткани, требующей иннервации. Первый из описанных иейротрофических факторов, который до сих пор остается наиболее полно охарактеризованным, известен под названием фактора роста иервов (ФРН, )ЧОГ).
Ои представляет собой типичный член семейства сигиальиых белков иейротрофинов и способствует выживанию сенсорных нейронов определенных классов, происходящих из нервного гребня, а также симпатических нейронов (подкласс периферических нейронов, которые управляют сокращениями гладких мышц и выделениями желез внешней секреции). ФРН п)юизводится тканями, которые иииервируются этими нейронами. Когда в среде содержится .
22.8.Развитиях Нфрвгцомсйалвмы 2)27 «лишний» ФРН, выживают дополнительные сенсорные и симпатические нейроны, как если бы рядом находилась добавочная ткань мишень. И наоборот, у мыши с мутацией, в результате которой нокаугируется ген белка ФРН или его рецептора (трансмембранной тирозинкиназы ТгйА), пропадают почти все зависимые от ФРН симпатические и сенсорные нейроны. Существует много нейротрофических факто ров и лишь несколько из них принадлежат к семейству нейротрофинов; при этом, решая задачу обеспечения выживания нейронов разных классов.
они работают в различных сочетаниях. ФРН и родственные ему факторы играют еще одну, дополнительную роль: на ряду с воздействием на нервную клетку в целом, чтобы управлять се выживанием, они регулируют направленный рост аксонов и дендритов (рпс. 22. (()3). Они могут даже оказывать местное действие только на одну часть дерева отростков нервной клетки, поощряя или угнетая рост отдельных ветвей: конус роста, подвергнутый действию ФРН, показывает незамедлительное увеличение подвижности. Напротив, ответвление аксона, лишенное действия ФРН (тогда как остальная часть нейрона продолжает оставаться в зоне действия этого фактора), отмирает.
среда с ФРН контрольная среда Рис. ««.103. Фактор роста нервов (ФРН) воздействует на рост нейритов. Темнопольные микрофотографии симпатического ганглия„культивируемого в течение 48 часов с (слееа) или без (справа) ФРН. Нейриты отрастают от симпатических нейронов только в том случае, если в среде присутствует ФРН. Каждая культура содержит также шванновские (глиальные) клетки, которые мигрировали в стороны от этого нервного узла; на них ФРН не действует. Выживание нейронов и поддержание конусов роста для вытягивания нейритов предсгэвляют собой два разных эффекта ФРН. Воздействие на конусы роста носит местный характер, является прямым, быстрым и не зависит от обмена сигналами с телом клетки; когда ФРН удален из среды, лишившиеся его конусы роста приостанавливают свое движение на одну или две минуты.
Воздействие ФРН на выживание клеток не столь прямое и связано с поглощением ФРН через эндоцитоэ и его внутриклеточный транспорт назад к телу клетки. (Снимки любезно предоставлены Наогп! К(енгпап.) Периферическое действие ФРН продолжает оставаться важным и после стадии смерти нейронов. Например, в коже он управляет ветвлегпгем чувствительных нервных волокон, гарантируя не только иннервацию всей поверхности тела во время развития, но также и обеспечивая восстановление иннервации после повреясдения. 222о'. часть 5'.)спетки в к<)нтемсте мх озрокупйоспй 22.8.7. Специфичность нейронов лежит в основе форвлнровинии упорядоченных нейронных иврт Во многих случаях аксоны, отрастающие от нейронов одного типа, но расположенных по разному, объединяются для совместного пути и достигают своей цели в виде плотного пучка.
Там они вновь рассеиваются и завершают свой путь на разных участках ткани мишени. Отрастание аксонов от глаза к мозгу служит важным примером этого. Нейроны в сетчатке глаза, которые передшот зрительную информацию назад к головному мозгу, называют ганглионарныл<и клетками сетчатки. Их существует более миллиона и каждая передает информацию о своей собственной части поля зрения. Аксоны этих нейронов сходятся на слепом пятне сетчатки в задней части глаза н идут вместе по зрительному нерву в мозг. У большинства позвоночных (кроме млекопитающих) их основным конечным участком является зрительный бугор — широкое утолщение клеток в среднем мозге.
При соединении с нейронами бугра аксоны ганглионарных клеток сетчатки распределяются в соответствии с предсказуемой картиной, соот ветствующей расположению их клеточных тел в сетчатке: гангли<л<арные клетки, расположенные в сетчатке по соседству, соединяются с нейронами, которые сосед ствуют в зрительном бугре. В силу такой упорядоченной организации отростков в зрительном бугре создается карта зрительного пространства (рг<с. 22.104). Упорядоченные карты такого рода встречаются во многих областях мозга.
Например, нейроны слуховой системы выпускают отростки от уха к мозгу в тонально тог<ическом порядке, создавая карту, в которой клетки головного мозга, получающие информацию о звуках разной высоты, расположены по одной линии словно клавиши фортепьяно. А в соматосенсорной системе нейроны, передающие информацию с осязательной карты тела в кору головного мозга, образуют «гомун 1 3 100 мкм Рис. 22Д04. Карта нейронов, идущих от глаз молодого данно рерио к его головному мозгу.
а) Схематическое представление головы малька, вид сверху. б) Флюоресцентная микрофотография. В оба глаза введены флуоресцентные индикаторные красители: красный в переднюю часть, зеленый — в заднюю. Индикаторные молекулы поглощены нейронами сетчатки и увлечены по их аксонам, благодаря чему проявились пути, которыми они следуют к зрительному бугру в головном мозге, и карта, которую они там формируют. (И зебрах<ения любезно предоставлены СКРВ) и Сыеп и взяты из О. Н.
5а пег, т. Я. Яеь аль уу. А. Нагла, вече)оргпепт о1 гие Мегчоцз 5узсепт. 5ап О)ево, СА: Асабегпк Ргем, 2000.) 22Я;)звавйтйбйеРвйойсистевзы 2129 кула» (счеловека Пенфилдаь) -. маленькую, искаженную, двумерную проекцию поверхности тела и его органов (рис. 22.105). Из всех этих карт лучше всего охарактеризована ретинотопическая карта поля зрения в зрительном бугре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
