Диссертация (1151316), страница 8
Текст из файла (страница 8)
У млекопитающих генерация астроцитов (глиогенез) начинаетсяв поздний эмбриональный период и продолжается в течение неонатального ипостнатального периодов. В это время астроциты могут вырабатыватьсяразличнымиисточниками:эмбриональнойзонерадиальной(ВЗ),глиейввентрикулярнойклетками-предшественникамивсубвентрикулярний зоне (СВЗ) и, возможно, глиоограниченными клетками–предшественниками [202–205].Радиальная нейроглия генерирует как астроциты, так и нейроны [206–211]. После периода нейрональной миграции, радиальная глия в большинствеотделов центральной нервной системы (ЦНС) втягивает отростки и в течениеперинатального периода трансформируется в звездчатые астроциты [212–214], которые в дальнейшем могут превращаться в специализированныеастроциты, такие как Бергмановская глия или астроциты мозжечка [215–218].Неонатальная СВЗ, клетки которой имеют характерные черты радиальнойглии, могут генерировать промежуточные предшественники, мигрирующие вкору, где они дифференцируются и становятся зрелыми астроцитами иолигодендроцитами [219–221].
Это иллюстрируют работы Dr. JamesGoldman'sgroupсиспользованиемinтрансфицированныхvivoретровирусными генами СВЗ–клеток, селективно инфицированных в течение1–3 постнатальных суток. Окрашивание клеток на глиальные маркеры черезнесколькосутокпослеинфицированияпоказало,чтоСВЗ–клеткигенерируют астроциты и олигодендроциты белого и серого вещества мозга[222–225]. Идентификация и генез глио–ограниченных предшественников нетак выразительны.
Возможно, эти предшественники генерируются прямо отнейроэпителиальных клеток и таким путем обходят стадию радиальной глии[226, 227].Различие астроцитарных линий и их разнообразие подтверждает тотфакт, что астроциты не образуются по схожему принципу в одном и том жеотделемозга.Например,астроцитысероговещества–т.н.46«протоплазматические астроциты» – образуютсякак из эмбриональнойрадиальной глии, так и из промежуточных предшественников, мигрирующихиз неонатальной СВЗ. Безусловно, эти два направления генерируютастроциты с различной организацией генной экспрессии и, возможно,другими функциями. Это также справедливо для астроцитов белого веществамозга,которыеносятназвание«фиброзныеастроциты».Онипреимущественно генерируются от неонатальных СВЗ–предшественников[228–231].
Как правило, протоплазматические астроциты имеют множестворазветвленных отростков, окружающих синапсы и кровеносные сосуды, адлинныеокутываюттонкиенеразветвленныеперехваты«protoplasmic»устарелаРанвье.инеотросткиОднакоотражаетфиброзныхноменклатураогромногоастроцитов«fibrous»ианатомическогоразнообразия астроцитов. Субпопуляции астроцитов серого и белоговеществамозгаотличаютсякакпространственнойлокализациейиморфологией, так и их транскрипционной регуляцией генной экспрессии[232–237].Степень синаптического обертывания астроцитарными отросткамитакже имеет региональную вариабельность. Например, в гиппокампе контактс астроцитарными отростками имеют от 47% до 57% синапсов [234, 238], в товремя как степень астроцитарного окружения клеток Пуркинье мозжечкаварьирует от 67% (для параллельных волокон) до 94% (для восходящихволокон) [239–241].
Вероятно, что астроциты имеют сотни независимыхотделов, каждый из которых способен к автономному взаимодействию ссинапсами, которые они окружают. Эту гипотезу подтверждает характернаядля астроцитарных плазматических мембран способность образовыватьструктуры в форме ламелей и фибрилл, возможно, выполняющих функциюфильтра в сложной сети нейрональных процессов, в частности всинаптических терминалях, дендритах и в дендритных корешках [242–245].Такие независимые глиальные микродомены, представляющие собойпространственно эксклюзивные зоны вдоль астроцитарных отростков,47обнаружены с помощью электронной микроскопии в Бергмановской глии игипокампальных астроцитах [246–248].
Это чрезвычайно плотные тонкиемембранные «складочки», расположенные на расстоянии 2–10 μm отосновных астроцитарных отростков [249–251]. Предположительно, одной изфункциймикродоменовявляетсяограничениераспространенияастроцитарного Ca2+ в ходе нейрональной стимуляции [252–257].Представленныеанатомическиеособенностидаютоснованияпредполагать, что один астроцит может моделировать нейротрансмиссиюмногих синапсов. В частности гипокампальний астроцит образует контакты ссинапсами, число которых превышает 100 тыс. [247, 248, 258, 259–260].Компартментализацияиндивидуальнымастроцитовпозволяетастроцит–синаптическимединицамконтактироватьбезпривлеченияинформации от других астроцитов, которые находятся в разных состоянияхактивности.Видовые особенности астроцитов во многом обусловливают ихразнообразие, количество и локализацию. Однако, в настоящее время,астроцитыпреимущественноидентифицируютсяпоналичиюпромежуточных филаментов (глиальных фибрилл), которые более выраженыв астроцитах белого, чем в астроцитах серого вещества мозга [260–263].Общей особенностью этих клеток является их высокая чувствительность кизменениям микроокружения и воздействию повреждающих факторов,которая отличает астроциты от нейронов.
В нервной ткани астроцитыкорректируютмиграциюипролиферациюнейронов,поддерживаютнейрональный гомеостаз и синаптическую пластичность [253, 264–269].Быстрая модификация морфологии астроцитов происходит за счетперестройкицитоскелетногоаппарата,чтонеобходимодляфункционирования этих клеток после повреждения [270–274].
Основуцитоскелета формируют фибриллярные структуры: микротрубочки (МТ),микрофиламенты (МФ) и промежуточные филаменты (ПФ) [275]. Диаметрпромежуточных филаментов находится в пределах 8–12 нм, и является48промежуточныммеждудиаметроммикротрубочек(25нм)имикрофиламентов (5–6 нм). Как правило, промежуточные филаментыобразуют разветвленную сеть в цитоплазме и формируют плотный слой подядерной мембраной клеток, состоящий из белков, количество которых можетдостигать 50 [276, 277].Строение белков промежуточных филаментов очень схоже. Они имеютцентральный участок (rod-домен), насчитывающий до 310 аминокислот.Отличительной чертой α–спирального rod–домена являются тандемные«гептадные повторы», каждый из которых состоит из семи аминокислотныхостатков.Всебелкипромежуточныхфиламентовхарактеризуютсячрезвычайно консервативной структурой центрального домена, в отличие отконечных гипервариабельных доменов.
N– и С–концевые домены образуютна поверхности филаментов так называемые "ручки", которые обеспечиваютвзаимодействиесразличнымиклеточнымиструктурамиидругимифиламентами [260, 278, 279].Различия белков промежуточных филаментов связанны, главнымобразом, с их гистоспецифичнистю. В зависимости от типа ткани, белкипромежуточных филаментов разделяют на 6 классов: кислые кератины,нейтральныеиосновныекератины,виментиноподобныебелки,интернексины, ядерные ламины, нейрофиламенты [186, 275, 280–283].Общим для всех классов белков промежуточных филаментов являетсяиерархический принцип формирования: мономеры объединяются в димеры,которые в дальнейшем образуют тетрамеры, формирующие промежуточныефиламенты [284]. Тетрамеры могут существовать в двух формах –филаментной и растворимой.
Растворимые тетрамеры достаточно быстрообъединяются в филаменты, поэтому присутствуют в цитоплазме внезначительных количествах [279].Состояние ПФ и физико-химические свойства их белков можнорассматривать как показатель функциональной активности астроглии,который играет ключевую роль в механизме регуляции клеточного ответа,49сопровождающего поражения ЦНС [285, 286]. Механизм полимеризации идеполимеризации глиальных промежуточных филаментов малоизвестен.Маловероятно, что они способны активно изменять структуру прифизиологических условиях, поэтому единственно возможным путем ихреорганизацииявляетсяпротеолитическаядеградацияфиламентов,направленная на поддержку морфологии астроцитарных отростков [280, 287–290]. Такие цитоскелетные перестройки поддерживают, главным образом,гомеостаз мозга и эффективное функционирование систем репарации.Именноастроцитыблагодарясвоиммногочисленнымотросткамконтактируют со стенками микрокапилляров и функционируют какселективные фильтры, формирующие гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)[291–295].Обязательным компонентом цитоскелета астроцитов является глиальныйфибриллярный кислый белок (ГФКБ), известный с 1962 г.
как растворимыйкислый α–альбумин [296]. Впервые ГФКБ был подробно описан в 1971 г.[297, 298], в качестве одного из белков участков мозга, которыехарактеризовалисьтяжелойформойфиброзногоглиоза(рубцы,многочисленные склеротические бляшки, перивентрикулярный роговойслой). Белок экстрагировали из ткани 0,05 М фосфатным буфером (рН 8,0),последовательно преципитировали сульфатом аммония (32% насыщения), 20мМ СаСl2 при рН 7,5 и 1 мМ винбластином [299]. В настоящее времяусовершенствованный метод очистки ГФКБ включает преципитацию путемснижения рН буфера до 5,0, колоночную хроматографию на ДЭАЕсефадексе, адсорбцию или колоночную хроматографию на гидроксилапатите[300].В 1972 г. к глиальному фибриллярному кислому белку были полученыантисыворотки, что позволило определить тканевую локализацию этогопротеина, которая в зрелом мозге ограничивается глиальными филаментамисубэпендимальних астроцитов желудочков, фиброзных астроцитов белоговещества, протоплазматических астроцитов серого вещества и радиальной50глии.
На поверхности мозга глиальный фибриллярный кислый белок выявленв астроцитах, формирующих внешнюю лимитирующую мембрану (glialimitans) [301–304].Исследования ГФКБ–позитивных клеток показали, что этот белок оченьконсервативен по функциям, а повышенный синтез его рассматривается какответная реакция на повреждение астроцитов [36, 305–312].
Установлено, чтобелок проявляет широкий полиморфизм состава и физико–химическихсвойств.Егоосновнымибиохимическимиотличиямиявляютсянерастворимость в воде, тенденция к агрегации и полимеризации, наличиевысоко специфичных антигенных эпитопов, сродство к гидрофобнымрадикалам, чувствительность к протеолизу нейтральными протеазами [301,313–317].В настоящее время идентифицировано пять изоформ ГФКБ.
Главнаяизоформа белка – α–ГФКБ – экспрессируется преимущественно ЦНС.β–ГФКБ превалирует в периферической нервной системе, γ–ГФКБ найденкак в ЦНС, так и в некоторых других объектах (костный мозг, селезенка)[318–321]. Сравнительно недавно из мозга крыс получена δ–изоформа белка,которая отличается от других изоформ строением С–концевого домена [322,323].
ε–ГФКБ мозга человека, также имеет модифицированный С–концевойдомен, отвечающий, предположительно, за специфическое связывание странсмембранными белками – пресенилинами. Существует гипотеза, чтопоявление ε–ГФКБ связано с мутацией гена ГФКБ в ходе развития болезнейАлександера и Альцгеймера [231, 324–326].Известно, что синтез ГФКБ в клетках глии могут стимулироватьнорэпинефрин, тиреоидные гормоны, различные факторы роста [327, 328].Усиление экспрессии ГФКБ происходит в течение двух первых недельпостнатального развития. Это, возможно, связано как с пролиферациейастроцитов, так и с их созреванием [212, 329, 330].
Как правило, незрелыеглиальные клетки экспрессируют виментин, который в ходе развитиязаменяется на ГФКБ [184, 331, 332].51Особый интерес представляют данные о постнатальных измененияхэкспрессии ГФКБ в отдельных участках гиппокампа. Повышенное вниманиевызвано тем, что гиппокамп выполняет функцию коммуникации сигналов отбольшинства отделов мозга при формировании процессов обучения ипамяти. Показано, что в гиппокампе астроциты подвергаются быстромупроцессу «взросления», особенно в первый месяц постнатального развития.В течение последующих 2 месяцев развития протекает медленноеобъединение астроцитов в устойчивые ансамбли. Однако, в отличие отдругих отделов, в зрелом гиппокампе способность астроцитов к быстройреактивации и морфологическим изменениям сохраняется длительное время[333]. Наиболее значительное увеличение числа ГФКБ-позитивных клеток впериод с 12 до 24 месяцев отмечается в области СА1 гиппокампа, а также вофронтальной коре головного мозга млекопитающих [334].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
