Sympathic Neural System
СИМПАТИЧЕСКАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Катехоламинергические производные нейрального гребня хромаффинные клетки надпочечника и симпатические нейроны происходят из общего симпатоадренальнового (СА) предшественника. Предшественники и тех и других экспрессируют как нейрональные, так и хромаффинные маркеры. При дифференцировке в один из 2-х типов клеток маркеры альтернативного типа подавляются. СА предшественники, выделенные из надпочечника дифференцируются в нейроны in vitro и некоторые могут поддерживаться с помощью nerve growth factor (NGF). Если же СА предшественники растут на глюкокортикоидах, то дифференцируются в хромаффинные клетки, которые нуждаются в глюкокортикоидах для своего выживанаия. Наконец, хромаффиные клетки сохраняют способность трансдифференцироваться в симпатические нейроны при воздействии NGF.	Симпатоэнтерические предшественники Во время развития, временные катехоламинергические (NC) клетки, субнабор энтерических предшественников, обладает многими свойствами СА предшественников. Подобно СА предшественникам в симпатических ганглиях делящиеся ТС клетки - первые нейральные предшественники, колонизирующие кишку, - экспрессируют катехоламинергические признаки, включая tyrosine hydroxylase (ТН), dopamine beta-hydroxylase (DβH) и потребляют катехоламин и последовательно экспрессируют СА маркеры SA1 и B2. В отличие от СА предшественников ТС клетки в кишке быстро теряют катехоламины. Тироидные С клетки, нейроэндокринные клетки, производные нейрального гребня, продуцирующие кальцитонин, обладают общими свойствами как с ТС клетками, так и серотонергическими энтерическими нейронами, происходящими из них, включая экспрессию серотонина и В2 антигена. Воздействие NGF на культуру тироидных С клеток индуцирует экспрессию нейрофиламен и дает нейрональную морфологию. Следовательно, взаимосвязь этих клеток с серотонергическими энтерическими нейронами аналогичена таковй между хромаффинными клетками надпочечников и симпатическими нейронами. Исходя из сходства СА предшественников, ТС энтерических предшественников и тироидных С клеток предполагается, что СА предшественники существуют также и кишке, как и ТС, где они дают субнабор энтерическихнейронов, включая серотонергические, и в щитовидной железе, где они дают тироидные С клетки. ТС клетки экспрессируют некоторые молекулы, участвующие в дифференцировке СА предшественников: basic helix-loop-helix (bHLH) транскрипционный фактор MASH1, транскрипционный фактор с paired гомеодоменом Phox2a и glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) тирозин киназа/рецептор, с-Ret. В согласуется с возможностью, что они одни и те же, и что в нормальном развитии производные СА предшественников (симпатические нейроны и хромаффинные клетки) и NC энтерических предшественников (серотонергические энтерические нейроны) нуждаются в MASH1, то, что у мышей с отсутствием с-Ret отсутствуют как энтерические нейроны, так и superior cervical ganglia (SGG). Тироидные С клетки также экспрессируют MASH1 и их дифференцировка блокируется при потере функции MASH1. Этот предполагаемый общий предшественник, sympathoenteric (SE) предшественник. В экспреиментах с химерами кур-перепелов показано. что все области нейрального гребня способны двать симпатоадренальные и энтерические производные. Картирование нейрального гребня крыс однако показало, что симпатоадренаьные клетки и энтерические нейроны возникают в разных регионах гребня. Места возникновения энтерических и симпатических нейронов перекрываются в нейральном гребне мышей, следовательно, возникает возможность, что отдельные SE предшественники продуцируют как симпатические, так и энтерические нейроны. Vagal клетки нейрального гребня мигрируют как в SCG, так и кишку. Клетки, экспрессирующие с-Ret, присутствуют там, где формируются SCG, а некоторые мигрируют из презумптивных SCG в развивающуюся переднюю кишку. Более того, мыши, дефицитные по с-Ret не имеют SCG и большую часть энтерических нейронов. Общие предшественники могут также существовать и в нейральном гребне туловища, т.к. меченные клетки обнаруживались и в ганглиях и кишке. Транскрипционные факторы в дифференцировке SE предшественников MASH1 и dHAND; два близких транскрипционных фактора с paired гомеодоменом, Phox2a и -2b. MASH1 экпрессируется в предполагаеемых SE предшественниках в симпатических ганглиях, надпочечниках и кишке, когда происходит нейрональная детерминация и дифференцировка. Экспрессия MASH1 делает клетки нейрального гребня компетентными к образованию SE клона или к адаптации нейрональной судьбы внутри клона. Имеются указания на то, что ген необходим для дифференцировки детерминированных SE предшественников в нейроны скорее, чем для их инициальной спецификации в SE клон. Клетки в симпатических ганглиях MASH1-дефицитных мышей экспрессируют некоторые ранние нейрональные маркеры, включая нейрофиламенты и βIII тубулин, а культура клеток нейраьного гребня от таих мышей содержит клетки с ненейрональной морфологией, которые экспрессируют с-Ret и нейрональные маркеры нейрофиламент рецепторы токсина tetanus. Следовательно, эти клетки останавливаются на ранней стадии дифференцировки. С этим согласуется и то, что (а) клетки из симпатических ганглиев MASH1-дефицитных мышей не нуждаются в экспрессии SCG10, позднего нейронального маркера, (б) большинство неспосоно экспрессировать ТН и (в) эктопическая экспрессия MASSH1 в культурах клеток нерального гребня вызывает нейрональную дифференцировку. Следовательно, SE предшественники являются митотическими клетками не-нейрональной морфологии, которые экспрессируют с-Ret, нейрофиламенты, &betaIII тубулин и MASH1. Дальнейшая дифференцировка этих предшествеников в симпатические нейроны, нуждается в функции MASH1 для приобретения нейрональной морфологии и катехоламинергических свойств. Хотя MASH1 необходим для экспрессии ТН в большинстве симпатических клеток in vivo, он недостаточен для экспрессии ТН in vitro. Экспрессия Phox2a в основном ограничена нейронами, которые экспрессируют DβH, включая и SE предшественники в симпатических ганглиях и кишечнике. Экспрессия Phox2a снижена у MASH1-дейицитных мышей и отсутствует в симпатических ганглиях эмбрионов кур с отсутствием ТН экспрессии после ротации нервной трубки и хорды. В симпатической нервной системе потеря Phox2a нарушает морфогенез SCG, но не экспрессию ТН или DβH, сохдным образом усиление экспрессии Phox2a в культивируемчх клетках нейрльного гребня недостаточно для индукции экспрессии ТН или DβH. Phox2b обладает идентичным ДНК-связывающим доменом и сходным паттерном экспрессии. Области, где экспрессия Phox2a предшествует Phox2b, в большинстве у Phox1a нокаутных мышей отсутствует и экспрессия Phox2b и напротив. Следовательно, Phox2b один или вместе с Phox2a регулирует катехоламиергические свойства в симпатических нейронах. Средовая регуляция SE клона Симпатическая нервная система образуется в уникальной вентральной среде, рядом с дорсальной аортой и хордой, которая регулирует детерминацию судьбы клеток нейрального грбеня, которые здесь оказываются. В культуре дорсальная аорта и нервная трубка (с сомитами) индуцирует в нейральном гребне норадренергические свойства, а адренергические свойства не экспрессируются в симпатических ганглиях у эмбрионов, лешенных хорды. Если хорда трансплантируется в эктопическую дорсальную область, то соседние производные нейраьного ребня не являются катехоламинергическими, следовательно, хорды недостаточно для индукции адренергических свойств и необходима близость дорсальной аорты. Продуцируемые хордой молекулы, которые кооперируют с сигналами из дорсальной аорты, для индукции развития симатической системы, неизвестны. ВМР усиливают экспрессию ТН в мигрирующих клетках нейрального гребня. мРНК, кодирующая ВМР4 и -7 у кур и ВМР2 у мышей обнаруживаются в дорсальной аорт е в то же самое время или перед появлением клеток, экспрессирующих ТН, что согласуется с их ролью как регуляторов катехоламинергических свойств. Наконец, фибробласты, продуцирующие ВМР4, имплантированные в органиченную область пути миграции клеток нейрального гребня кур на ст Е2, то мигрирующие клетки эктопически экспрессировали ТН. Хотя ВМР индуцируют катехоламинергические свойства нейрального гребня у птиц, они не влияютна количество адренергических клеток в культурах клеток нейрального гребня мыши. ВМР2 увеличивает количество c-Ret- и Mash1-позитивных нейронов и ускоряет их дифференцировку, но не индуцирует ТН или DβH экспрессию. Очевидно ВМР достаточно для индукции SE предшественников, но для спецификации или экспрессии адренергических свойств необходимы дополнительные сигналы из хорды или донной пластинки. В соответствии с этим нейронаьные маркеры, такие как SCG10 и CASH1, куриный гомолог VASH1, экспрессируются в симпатических ганглиях у эмбрионов кур, лишенных хорды, тогда как адренергические свойства - нет. Роль ВМР различна у птиц и грызунов. Модель развития симпатических нейронов из SE клона На самой ранней стадии клетки нейрального гребня способны генерировать большинство или все производные нейрального гребня, включая симпатические нейроны. Клетки нейрального гребня, мигрирующе вентрально и скапливающиеся около дорсальной аорты приобретают судьбу SE предшествеников под действием сигналов от дорсальной аорты, возможно ВМР, и хорды или вентральной части нервной трубки. SE предшественники являются предшественниками 4 сходных типов клеток, симпатических нейронов, некоторых энтерических нейронов ( включая серотонергические), хромаффиных клеток надпочечников и тироидных С клеток. Маркерами SE клона является ранняя экспрессия MASH1, который является критическим для дальнейшей дифференцировки нейронов и тироидных С клеток из SE. Некоторые SE предшественники мигрируют в надпочечники и кишку и в формирующиеся превертебральные симпатичские ганглии, тогда как другие остаются, чтобы сформировать паравертебральные сипатические цепи. Сигналы в надпочечника, кишке или условия в симпатических ганглиях управляют SE предшественниками в отношени их возможной судьбы. В надпочечниках глюкокортикоиды, прдуцируемые кортексом, по-видимому, являются важными средовыми сигналами, направляющими развитие SE предшественников по пути хромаффинных клеток. Сигналы, способствующие дифференцировке энтерических нейронов в кишке и симпатических нейронов в ганглиях менее изучены. Обработка клеток нейрального гребня ВМР2 или -4 ведет к дифференцировке нейрнов автономного типа, экспрессирующих с-Ret, Mash1 и В2, значит ВМР важны не только для детерминации судьбы SE, но и для последующего нейронального коммитирования. ВМР2 доступен SE предшественникам в симпатических ганглиях из дорсальной аорты, а ВМР4 экспрессируется в кишке. Наконец непосредственные предшественники симпатических нейронов детерминируются в нейробласты, которые могут продуцировать только симпатические нейроны. Предполагается, что три компонента автономной нервной системы - симпатическая, парасимпатическая и энтерическая - обладают общим клональным происхождением. MASH1, Phox2a и Phox2b экспрессируются и в развивающихся парасимпатических ганглиях и по крайней мере некоторые парасимпатические ганглии зависят от Phox2a и MASH1. Нейротрофные факторы в развитии симпатических нейронов NGF NGF экспрессируется в тканях-мишенях для симпатических аксонов, которые их достигают на соотвествующем уровне плотности иннервации. Симпатичские нейрон транспортируют NGF из этих тканей-мишеней, а добавление NGF к нервным окончаниям поддерживает симпатические нейроны в культуре. Увеличение уровня NGF восстанавливает часть симпатических нейронов, которая обычно гибнет, снижение же его уровня вызывает деструкцию системы симпатических нейронов. Разрушение гена NGF или его рецептора trkA подтверждает их важность для выживания симпатических неронов. Более того установлено, что симпатические нейроны зависят от trkA активации еще до достижения ими NGF-продуцирующих мишеней. Нейротрофная регуляция развития и выживания симпатических нейронов и их предшественников нуждается не только в NGF. Выявлена их зависимость и от neurotrphin-3 (NT-3), а развитие нейронов SCG нуждается не только в NGF, NT-3, но и в GDNF в их сигнальных рецепторах c-Ret и Met, сигнальных рецепторах для hepatocyte growth factor (HGF). Наконец, симпатические нейроны экспрессируют р75 neutotrophin receptor (p75^NTR). NT-3 NT-3 как NGF действует через рецепторы trkA скоре, чем через trkC. В раннем развитии симпатические ганглии экспрессируют высокие уровни мрНК trkC, а окружвющие ганглии ненейрональные клетки экспрессируют NT-3. В ходе дальнейшего развития процент симпатических предшественников или нейронов, восстанавливаемых NT-3 снижается вместе со снижением уровня мРНК trkC и началом экспрессии trkA и возникновением чувствительности к NGF. Потеря нейронов у мышей с отсутвием NT-3 (Е17.5) совпадает по времени с таковой у мышей с отсутствием NGF. Предполагается, что NT-3, происходящая из промежуточных и финальных мишеней, обеспечивает выживаемость симпатических нейронов. Наблюдание, что NT-3 не влияет на выживаемость симпатических предшественников указывает н то, что они могут поддерживаться другими факторами. 2 члена семейства GDNF: neurturin (NTN) и в меньшей степени сам GDNF поддерживают выживаемость симпатических нейронов в культуре., тогда как persephin - нет. GDNF и NTN действуют через рецепторный комплекс, состоящий из с-Ret и 1 из 3-х α рецепторных компонентов. Делеция с-Ret ведет к потере SCG в раннем развитии. У GDNF-дефицитных мышей на 35% меньше SCG нейронов (Р0), редуцирована экспрессия ТН и редуцирована иннервация симпатических мишеней в голове. Так как SCG по-видимому, единственные симпатические ганглии, повреждаемые у с-Ret-дефицитных мышей, то предшественники и/или нейробасты других симпатических ганглиев по-видимому, нуждаются в других трофических факторах. HGF, продуцируемый культивируемыми симпатическими нейробластами поддерживает их выживание и ускоряет их диференцировку посредством аутокринного механизма. Таким образом, локально продуцируемые члены семейства GDNF и HGF могут поддерживать симпатические предшественники, а NT-3 и NGF, продуцируемые промежуточными или финальными тканями-мишенями поддерживают симпатические нейроны. TrkC, TrkC p75^NTR Хотя trkC являются предпочтительными рецепторами для NT-3, однако они, по-видимому, несущественны для обесечения функции NT-3 выживания симпатических нейронов. Показано, что NT-3 может связываться и активировать trkA в симпатических нейронах, что способствует их выживанию и выросту нейритов. NGF значительно более эффективен в индукции быстрого фосфорилирования trkA, чем NT-3 и NGF поддерживает выживаемость симпатических нейронов при более низких концентрациях. Однако эффекты NGF и NT-3 на вырастание нейритов одинаковы. На действие нейротрофинов влияет p75^NTR, который увеличивает чувствительность симпатических нейронов к NGF. p75^NTR увеличивает также избирательность trkA в отношении NGF по сравнению с NT-3. Помимо этого p75^NTR может инициировать передачу сигналов, которая ведет к апоптозу. Внутриклеточный домен p75^NTR гомологичен таковому рецептора для tumor necrosis factor-α (TNFα), который стимулирует гидролиз sphingomyelin и продукцию ceramide, который м.в. гибель клеток. По гомологии p75^NTR м. увеличивать продукцию керамидов, активировть Jun амино-терминальную киназу и вызывать гибель клеток в линиях клеток и культуре нейронов. Инициация с помощью сигналов p75^NTR гибель клеток модулируется ко-экспрессией екл рецепторов, чья активность блокирует p75^NTR-обусловленный сигнальный каскад. В случаях, когда активация trk ниже порога насыщения p75^NTR и trk сигнальыне каскады м.б. активированы и выживание будет детерминироваться балансом между ними. В симпатических нейронах изучение апоптической роли p75^NTR сфокусировано на BDNF, который продуцируется симпатическими ганглиями. BDNF активирует p75^NTR и вызывает апоптоз. Показано, однако, что p75^NTR недостаточен для апоптоза. Возможно, что важной функцией p75^NTR in vivo является увеличение NGF чувствительности симпатических нейронов, хотя эксперименты не подтверждают, что способность p75^NTR усиливать передачу сигналов trkA, является критической для выживания симпатических нейронов. Модель нейротрофной регуляции развития симпатических неронов В позднем эмбриогенезе, когда аксоны растут к свои мишеням, симпатические нейрны зависят от NT-3, NGF и trkA. Эта зависимость сохраняется и в течение первых недель постнатального развития. Так как кровеносные сосуды экспрессируют высокие урвони NT-3, а также низкие уровни NGF они могут обесечивать трофическую поддержку симпатических нейронов, когда их аксоны рстут к мишеням. Когда аксоны достигают мишеней увеличивается доступность NGF и увеличивется избирательность еклФ в отношении NGF, обусловленная усилением активности p75^NTR, так что NGF становится доминантным фактором выживания. Апоптические сигналы, вызываемые взаимодействием p75^NTR с другими нейротрофинами, отличными от NGF, обусловливают элиминацию нейронов, которые неспособны успешно конкурировать за NGF. Так как NGF существено усиливает экспрессию p75^NTR, то этим может предопределять частично какие симпатические аксоны будут контактировать с NGF мишенью. Неясно почему оба ТПА и NT-3 необходимы для выживания постмитотических симпатических нейронов. Эффекты NT-3 на выживаемость зависят от присутствия NGF. РЕГУЛЯЦИЯ ФЕНОТИПА НЕЙРОТРАНСМИТТЕРОВ Холинергические симпатические нейроны Хотя большинство симпатических нейронов норадренергические, небольшая их пропорция холинергическая. Эта пропорция варьирует от ганглия к ганглию. Нейроны, экспрессирующие cholin acetyltransferase (ChAT) или vesicular acethylchokine transporter (VAChT), редки в SCG, менее 1%, тогда как они составляют 5% в stellate ганглиях. Холинергические симпатические нейроны иннервируют по крайней мере три разных мишени, потовые железы, сосуды скелетных мышц и надкостницу. Потоотделние, вызыываемое нервной стимуляцией блокируется мускариновыми холинергическими антогонистами, а холинергические агонисты вызывают секрецию пота. В согласии с физиологическими исследованиями VAChT иммунореактивность ассоциирует с артериолами малого диаметра. Для потовых желез и сосудов скелетных мышц холинергические свойства иннервации являются критическим для функции. Мишени регулируют свойства нейротрансмиттеров нейронов потовых желез Во время миграции клетки нейрального грбеня или сразу после этого предшественники симпатических нейронов получают адренергические-индуцирующие сигналы, поэтому изменение свойств нейротрансмиттеров с адренергических на холинергические происходит в популяции нейронов, иннервирующих потовые железы. При рождении, когда симпатические аксоны впервые контактируют с развивающимися потовыми железами, они обладают только хатехоламинергическими маркерами, включая катехоламин и синтезирующие его ферменты, ТН и DαH. Катехоламины накапливаются в маленьких гранулярных пузырьках и устраняются резерпином, который связывается необратимо с везикулярным моноаминовым транспортером. Холинергические свойства, характерные для зрелой иннервации начинают обнаруживаться в конце первой недели постнатального развития. VAChT впервые выявляется на 6 день постнатального развития, а ChAT на 11 день. Во время третьей недели скопрелния катехоламинов исчезают, а ТН и DαH иммунореактивность снижается, но не исчезает. Показано, что потовые железы индуцируют смену фенотипа трансмиттеров в симпатических нейронах. Согласно экспериментам с трансплантацией паротидных желез катехоламинэргические свойства нейронов, иннервирующих эти эктопические железы, поддерживаются и ни ChAT, ни VACht не появляются. У tabby мутантных мышей потовые железы не образуются и аксоны, достигающие соответсвующих областей не обнаруживают смены фенотипа нейротрансмиттеров. Ретрроградная спецификация нового фенотипа нейротрансмиттеров в нейронах потовых желез обеспечивается холин-индуцирующими факторами, секретируемыми железами. Симпатические расширения появляются на значительном расстоянии (микроны) от секреторных и миоэпителиальных клеток железистых трубок в развивающихся и зрелых железах. Непрямая активация по крайней мере одного из низко стоящих звеньев сигнального пути, adenyl cyclase, с помощью forskolin показывает, что ранняя адренергическая иннервация потовых желез играет важную роль в индукции потовыми железами фактора холинергической дифференцировки. Этот фактор пока не идентифицирован. Кандидатами на эту роль выступают члены семейства нейропоэтических цитокинов, включая leukemia inhibitory factor (LIF), ciliary neurotrophic factor (CNTF) и cardiotrophin-1. Члены этого семейства имеют сходную трехмерную структуру и используют общие рецепторные субъединицы, а значит и нижестоящие сигнальные пути. не только эти цитокины воспроизводят эффекты потовых желез, фактор потовых желез использует те же самые рецепторные субъединицы и сигнальные пути. Блокада LIFRβ ингибирует индукцию холинергических свойств в симпатических нейронах. Хотя LIF транскрипты и экспрессируются на высоком уровне в пальцевых подушечках, однако изучение мутантов Ефиин показывает, что LIF транскрипты не концентрируются в потовых железах. Свойства неротрансмиттеров не меняются у трансгенных мышей, дефицитных по LIF. Культивируемые клетки потовых желез также не обнаруживают экспресси и CNTF, и подавление активности CNTF не влияет на смену фенотипа нейротрансмиттеров. Наконец, в иннервации потовых желез не участвуют LIF и CNTF. Итак, пока известно, что таким фактором смены нейротрансмиттеров в потовых железах является неизвестный лиганд для LIFRβ-gp130 рецепторного комплекса. Все ли холинергические симпатические нейроны обладают общим онтогенезом? Нейроны для потовых желез обладают первоначально норадренергическим фенотипом. ТН иммунореактивность сохраняется как в телах, так и окончаниях нейронов, пока они зреют. Затем приобретение холинергических свойств зависит от от взаимодействия с мишенью. Менее известно о развитии других холинергических симпатических нейронов. Иннервирующе надкостницу, по-видимому, подвергаются тем же самым изменениям сфойств нейротрансмиттеров, что и нейроны потовых желез. Если неонатальная надкостница трансплантируется в волосистую часть кожи, норадренергическая симпатическая мишень, то иннервация трансплантанта теряет норадренергические и приобретает холинергические свойства. Однако возможно, что не все холинергические симпатические нейроны первоначально экспрессируют норадренергические свойства и/или нуждаются во взаимодействии со своими мишенями. В паравертебральной цепочке эмбрионов крыс обнаруживается мРНК, кодирующая VAChT, с Е14, т. е. еще до образования контактов нейронов с мишенями Сходным образом ChAT выявляется в симпатических нейронах симпатических ганглиев эмбрионов кур на Е6 и Е7, когда начинается рост аксонов. Потеря Gata3 ведет к эмбриональной летальности, обусловленной недостатком норадреналина в симпатической нервной системе. Мутантные мыши, дефицитные по Gata3, погибают на 11-й день развития. Было установлено, что у нулевых мутантов редуцировано накопление Th (кодирует тирозин-гидроксилазу) и Dbh (допамин β-гидроксилаза) мРНК. Установлено, что нехватка Th и Dbh редуцирует уровень норадреналина в симпатической нервной системе и вызывает гибель мутантов. При скармливании беремнным самкам катехоловых медиаторов удается преодолеть частично гибель Gata3 мутантов, при этом выявляются поздние эмбриональные дефекты, включая гипоплазию почек, и онтогенетические дефекты в структурах, происходящих из клеток цефалического нейрального гребня.

Во время развития, временные катехоламинергические (NC) клетки, субнабор энтерических предшественников, обладает многими свойствами СА предшественников. Подобно СА предшественникам в симпатических ганглиях делящиеся ТС клетки - первые нейральные предшественники, колонизирующие кишку, - экспрессируют катехоламинергические признаки, включая tyrosine hydroxylase (ТН), dopamine beta-hydroxylase (DβH) и потребляют катехоламин и последовательно экспрессируют СА маркеры SA1 и B2. В отличие от СА предшественников ТС клетки в кишке быстро теряют катехоламины. Тироидные С клетки, нейроэндокринные клетки, производные нейрального гребня, продуцирующие кальцитонин, обладают общими свойствами как с ТС клетками, так и серотонергическими энтерическими нейронами, происходящими из них, включая экспрессию серотонина и В2 антигена. Воздействие NGF на культуру тироидных С клеток индуцирует экспрессию нейрофиламен и дает нейрональную морфологию. Следовательно, взаимосвязь этих клеток с серотонергическими энтерическими нейронами аналогичена таковй между хромаффинными клетками надпочечников и симпатическими нейронами.

Исходя из сходства СА предшественников, ТС энтерических предшественников и тироидных С клеток предполагается, что СА предшественники существуют также и кишке, как и ТС, где они дают субнабор энтерическихнейронов, включая серотонергические, и в щитовидной железе, где они дают тироидные С клетки. ТС клетки экспрессируют некоторые молекулы, участвующие в дифференцировке СА предшественников: basic helix-loop-helix (bHLH) транскрипционный фактор MASH1, транскрипционный фактор с paired гомеодоменом Phox2a и glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) тирозин киназа/рецептор, с-Ret. В согласуется с возможностью, что они одни и те же, и что в нормальном развитии производные СА предшественников (симпатические нейроны и хромаффинные клетки) и NC энтерических предшественников (серотонергические энтерические нейроны) нуждаются в MASH1, то, что у мышей с отсутствием с-Ret отсутствуют как энтерические нейроны, так и superior cervical ganglia (SGG). Тироидные С клетки также экспрессируют MASH1 и их дифференцировка блокируется при потере функции MASH1. Этот предполагаемый общий предшественник, sympathoenteric (SE) предшественник.

В экспреиментах с химерами кур-перепелов показано. что все области нейрального гребня способны двать симпатоадренальные и энтерические производные. Картирование нейрального гребня крыс однако показало, что симпатоадренаьные клетки и энтерические нейроны возникают в разных регионах гребня. Места возникновения энтерических и симпатических нейронов перекрываются в нейральном гребне мышей, следовательно, возникает возможность, что отдельные SE предшественники продуцируют как симпатические, так и энтерические нейроны. Vagal клетки нейрального гребня мигрируют как в SCG, так и кишку. Клетки, экспрессирующие с-Ret, присутствуют там, где формируются SCG, а некоторые мигрируют из презумптивных SCG в развивающуюся переднюю кишку. Более того, мыши, дефицитные по с-Ret не имеют SCG и большую часть энтерических нейронов. Общие предшественники могут также существовать и в нейральном гребне туловища, т.к. меченные клетки обнаруживались и в ганглиях и кишке.

Транскрипционные факторы в дифференцировке SE предшественников

MASH1 и dHAND; два близких транскрипционных фактора с paired гомеодоменом, Phox2a и -2b. MASH1 экпрессируется в предполагаеемых SE предшественниках в симпатических ганглиях, надпочечниках и кишке, когда происходит нейрональная детерминация и дифференцировка. Экспрессия MASH1 делает клетки нейрального гребня компетентными к образованию SE клона или к адаптации нейрональной судьбы внутри клона. Имеются указания на то, что ген необходим для дифференцировки детерминированных SE предшественников в нейроны скорее, чем для их инициальной спецификации в SE клон. Клетки в симпатических ганглиях MASH1-дефицитных мышей экспрессируют некоторые ранние нейрональные маркеры, включая нейрофиламенты и βIII тубулин, а культура клеток нейраьного гребня от таих мышей содержит клетки с ненейрональной морфологией, которые экспрессируют с-Ret и нейрональные маркеры нейрофиламент рецепторы токсина tetanus. Следовательно, эти клетки останавливаются на ранней стадии дифференцировки. С этим согласуется и то, что (а) клетки из симпатических ганглиев MASH1-дефицитных мышей не нуждаются в экспрессии SCG10, позднего нейронального маркера, (б) большинство неспосоно экспрессировать ТН и (в) эктопическая экспрессия MASSH1 в культурах клеток нерального гребня вызывает нейрональную дифференцировку. Следовательно, SE предшественники являются митотическими клетками не-нейрональной морфологии, которые экспрессируют с-Ret, нейрофиламенты, &betaIII тубулин и MASH1. Дальнейшая дифференцировка этих предшествеников в симпатические нейроны, нуждается в функции MASH1 для приобретения нейрональной морфологии и катехоламинергических свойств.

Хотя MASH1 необходим для экспрессии ТН в большинстве симпатических клеток in vivo, он недостаточен для экспрессии ТН in vitro. Экспрессия Phox2a в основном ограничена нейронами, которые экспрессируют DβH, включая и SE предшественники в симпатических ганглиях и кишечнике. Экспрессия Phox2a снижена у MASH1-дейицитных мышей и отсутствует в симпатических ганглиях эмбрионов кур с отсутствием ТН экспрессии после ротации нервной трубки и хорды. В симпатической нервной системе потеря Phox2a нарушает морфогенез SCG, но не экспрессию ТН или DβH, сохдным образом усиление экспрессии Phox2a в культивируемчх клетках нейрльного гребня недостаточно для индукции экспрессии ТН или DβH. Phox2b обладает идентичным ДНК-связывающим доменом и сходным паттерном экспрессии. Области, где экспрессия Phox2a предшествует Phox2b, в большинстве у Phox1a нокаутных мышей отсутствует и экспрессия Phox2b и напротив. Следовательно, Phox2b один или вместе с Phox2a регулирует катехоламиергические свойства в симпатических нейронах.

Средовая регуляция SE клона

Симпатическая нервная система образуется в уникальной вентральной среде, рядом с дорсальной аортой и хордой, которая регулирует детерминацию судьбы клеток нейрального грбеня, которые здесь оказываются. В культуре дорсальная аорта и нервная трубка (с сомитами) индуцирует в нейральном гребне норадренергические свойства, а адренергические свойства не экспрессируются в симпатических ганглиях у эмбрионов, лешенных хорды. Если хорда трансплантируется в эктопическую дорсальную область, то соседние производные нейраьного ребня не являются катехоламинергическими, следовательно, хорды недостаточно для индукции адренергических свойств и необходима близость дорсальной аорты. Продуцируемые хордой молекулы, которые кооперируют с сигналами из дорсальной аорты, для индукции развития симатической системы, неизвестны.

ВМР усиливают экспрессию ТН в мигрирующих клетках нейрального гребня. мРНК, кодирующая ВМР4 и -7 у кур и ВМР2 у мышей обнаруживаются в дорсальной аорт е в то же самое время или перед появлением клеток, экспрессирующих ТН, что согласуется с их ролью как регуляторов катехоламинергических свойств. Наконец, фибробласты, продуцирующие ВМР4, имплантированные в органиченную область пути миграции клеток нейрального гребня кур на ст Е2, то мигрирующие клетки эктопически экспрессировали ТН.

Хотя ВМР индуцируют катехоламинергические свойства нейрального гребня у птиц, они не влияютна количество адренергических клеток в культурах клеток нейрального гребня мыши. ВМР2 увеличивает количество c-Ret- и Mash1-позитивных нейронов и ускоряет их дифференцировку, но не индуцирует ТН или DβH экспрессию. Очевидно ВМР достаточно для индукции SE предшественников, но для спецификации или экспрессии адренергических свойств необходимы дополнительные сигналы из хорды или донной пластинки. В соответствии с этим нейронаьные маркеры, такие как SCG10 и CASH1, куриный гомолог VASH1, экспрессируются в симпатических ганглиях у эмбрионов кур, лишенных хорды, тогда как адренергические свойства - нет. Роль ВМР различна у птиц и грызунов.

Модель развития симпатических нейронов из SE клона

На самой ранней стадии клетки нейрального гребня способны генерировать большинство или все производные нейрального гребня, включая симпатические нейроны. Клетки нейрального гребня, мигрирующе вентрально и скапливающиеся около дорсальной аорты приобретают судьбу SE предшествеников под действием сигналов от дорсальной аорты, возможно ВМР, и хорды или вентральной части нервной трубки. SE предшественники являются предшественниками 4 сходных типов клеток, симпатических нейронов, некоторых энтерических нейронов ( включая серотонергические), хромаффиных клеток надпочечников и тироидных С клеток. Маркерами SE клона является ранняя экспрессия MASH1, который является критическим для дальнейшей дифференцировки нейронов и тироидных С клеток из SE. Некоторые SE предшественники мигрируют в надпочечники и кишку и в формирующиеся превертебральные симпатичские ганглии, тогда как другие остаются, чтобы сформировать паравертебральные сипатические цепи. Сигналы в надпочечника, кишке или условия в симпатических ганглиях управляют SE предшественниками в отношени их возможной судьбы. В надпочечниках глюкокортикоиды, прдуцируемые кортексом, по-видимому, являются важными средовыми сигналами, направляющими развитие SE предшественников по пути хромаффинных клеток. Сигналы, способствующие дифференцировке энтерических нейронов в кишке и симпатических нейронов в ганглиях менее изучены. Обработка клеток нейрального гребня ВМР2 или -4 ведет к дифференцировке нейрнов автономного типа, экспрессирующих с-Ret, Mash1 и В2, значит ВМР важны не только для детерминации судьбы SE, но и для последующего нейронального коммитирования. ВМР2 доступен SE предшественникам в симпатических ганглиях из дорсальной аорты, а ВМР4 экспрессируется в кишке. Наконец непосредственные предшественники симпатических нейронов детерминируются в нейробласты, которые могут продуцировать только симпатические нейроны.

Предполагается, что три компонента автономной нервной системы - симпатическая, парасимпатическая и энтерическая - обладают общим клональным происхождением. MASH1, Phox2a и Phox2b экспрессируются и в развивающихся парасимпатических ганглиях и по крайней мере некоторые парасимпатические ганглии зависят от Phox2a и MASH1.

Нейротрофные факторы в развитии симпатических нейронов

NGF

NGF экспрессируется в тканях-мишенях для симпатических аксонов, которые их достигают на соотвествующем уровне плотности иннервации. Симпатичские нейрон транспортируют NGF из этих тканей-мишеней, а добавление NGF к нервным окончаниям поддерживает симпатические нейроны в культуре. Увеличение уровня NGF восстанавливает часть симпатических нейронов, которая обычно гибнет, снижение же его уровня вызывает деструкцию системы симпатических нейронов.

Разрушение гена NGF или его рецептора trkA подтверждает их важность для выживания симпатических неронов. Более того установлено, что симпатические нейроны зависят от trkA активации еще до достижения ими NGF-продуцирующих мишеней.

Нейротрофная регуляция развития и выживания симпатических нейронов и их предшественников нуждается не только в NGF. Выявлена их зависимость и от neurotrphin-3 (NT-3), а развитие нейронов SCG нуждается не только в NGF, NT-3, но и в GDNF в их сигнальных рецепторах c-Ret и Met, сигнальных рецепторах для hepatocyte growth factor (HGF). Наконец, симпатические нейроны экспрессируют р75 neutotrophin receptor (p75^NTR).
NT-3

NT-3 как NGF действует через рецепторы trkA скоре, чем через trkC. В раннем развитии симпатические ганглии экспрессируют высокие уровни мрНК trkC, а окружвющие ганглии ненейрональные клетки экспрессируют NT-3. В ходе дальнейшего развития процент симпатических предшественников или нейронов, восстанавливаемых NT-3 снижается вместе со снижением уровня мРНК trkC и началом экспрессии trkA и возникновением чувствительности к NGF. Потеря нейронов у мышей с отсутвием NT-3 (Е17.5) совпадает по времени с таковой у мышей с отсутствием NGF. Предполагается, что NT-3, происходящая из промежуточных и финальных мишеней, обеспечивает выживаемость симпатических нейронов.

Наблюдание, что NT-3 не влияет на выживаемость симпатических предшественников указывает н то, что они могут поддерживаться другими факторами. 2 члена семейства GDNF: neurturin (NTN) и в меньшей степени сам GDNF поддерживают выживаемость симпатических нейронов в культуре., тогда как persephin - нет. GDNF и NTN действуют через рецепторный комплекс, состоящий из с-Ret и 1 из 3-х α рецепторных компонентов. Делеция с-Ret ведет к потере SCG в раннем развитии. У GDNF-дефицитных мышей на 35% меньше SCG нейронов (Р0), редуцирована экспрессия ТН и редуцирована иннервация симпатических мишеней в голове. Так как SCG по-видимому, единственные симпатические ганглии, повреждаемые у с-Ret-дефицитных мышей, то предшественники и/или нейробасты других симпатических ганглиев по-видимому, нуждаются в других трофических факторах. HGF, продуцируемый культивируемыми симпатическими нейробластами поддерживает их выживание и ускоряет их диференцировку посредством аутокринного механизма. Таким образом, локально продуцируемые члены семейства GDNF и HGF могут поддерживать симпатические предшественники, а NT-3 и NGF, продуцируемые промежуточными или финальными тканями-мишенями поддерживают симпатические нейроны.
TrkC, TrkC p75^NTR

Хотя trkC являются предпочтительными рецепторами для NT-3, однако они, по-видимому, несущественны для обесечения функции NT-3 выживания симпатических нейронов. Показано, что NT-3 может связываться и активировать trkA в симпатических нейронах, что способствует их выживанию и выросту нейритов. NGF значительно более эффективен в индукции быстрого фосфорилирования trkA, чем NT-3 и NGF поддерживает выживаемость симпатических нейронов при более низких концентрациях. Однако эффекты NGF и NT-3 на вырастание нейритов одинаковы.

На действие нейротрофинов влияет p75^NTR, который увеличивает чувствительность симпатических нейронов к NGF. p75^NTR увеличивает также избирательность trkA в отношении NGF по сравнению с NT-3.

Помимо этого p75^NTR может инициировать передачу сигналов, которая ведет к апоптозу. Внутриклеточный домен p75^NTR гомологичен таковому рецептора для tumor necrosis factor-α (TNFα), который стимулирует гидролиз sphingomyelin и продукцию ceramide, который м.в. гибель клеток. По гомологии p75^NTR м. увеличивать продукцию керамидов, активировть Jun амино-терминальную киназу и вызывать гибель клеток в линиях клеток и культуре нейронов. Инициация с помощью сигналов p75^NTR гибель клеток модулируется ко-экспрессией екл рецепторов, чья активность блокирует p75^NTR-обусловленный сигнальный каскад. В случаях, когда активация trk ниже порога насыщения p75^NTR и trk сигнальыне каскады м.б. активированы и выживание будет детерминироваться балансом между ними. В симпатических нейронах изучение апоптической роли p75^NTR сфокусировано на BDNF, который продуцируется симпатическими ганглиями. BDNF активирует p75^NTR и вызывает апоптоз. Показано, однако, что p75^NTR недостаточен для апоптоза. Возможно, что важной функцией p75^NTR in vivo является увеличение NGF чувствительности симпатических нейронов, хотя эксперименты не подтверждают, что способность p75^NTR усиливать передачу сигналов trkA, является критической для выживания симпатических нейронов.

Модель нейротрофной регуляции развития симпатических неронов

В позднем эмбриогенезе, когда аксоны растут к свои мишеням, симпатические нейрны зависят от NT-3, NGF и trkA. Эта зависимость сохраняется и в течение первых недель постнатального развития. Так как кровеносные сосуды экспрессируют высокие урвони NT-3, а также низкие уровни NGF они могут обесечивать трофическую поддержку симпатических нейронов, когда их аксоны рстут к мишеням. Когда аксоны достигают мишеней увеличивается доступность NGF и увеличивется избирательность еклФ в отношении NGF, обусловленная усилением активности p75^NTR, так что NGF становится доминантным фактором выживания. Апоптические сигналы, вызываемые взаимодействием p75^NTR с другими нейротрофинами, отличными от NGF, обусловливают элиминацию нейронов, которые неспособны успешно конкурировать за NGF. Так как NGF существено усиливает экспрессию p75^NTR, то этим может предопределять частично какие симпатические аксоны будут контактировать с NGF мишенью. Неясно почему оба ТПА и NT-3 необходимы для выживания постмитотических симпатических нейронов. Эффекты NT-3 на выживаемость зависят от присутствия NGF.

РЕГУЛЯЦИЯ ФЕНОТИПА НЕЙРОТРАНСМИТТЕРОВ
Холинергические симпатические нейроны

Хотя большинство симпатических нейронов норадренергические, небольшая их пропорция холинергическая. Эта пропорция варьирует от ганглия к ганглию. Нейроны, экспрессирующие cholin acetyltransferase (ChAT) или vesicular acethylchokine transporter (VAChT), редки в SCG, менее 1%, тогда как они составляют 5% в stellate ганглиях. Холинергические симпатические нейроны иннервируют по крайней мере три разных мишени, потовые железы, сосуды скелетных мышц и надкостницу. Потоотделние, вызыываемое нервной стимуляцией блокируется мускариновыми холинергическими антогонистами, а холинергические агонисты вызывают секрецию пота. В согласии с физиологическими исследованиями VAChT иммунореактивность ассоциирует с артериолами малого диаметра. Для потовых желез и сосудов скелетных мышц холинергические свойства иннервации являются критическим для функции.

Мишени регулируют свойства нейротрансмиттеров нейронов потовых желез

Во время миграции клетки нейрального грбеня или сразу после этого предшественники симпатических нейронов получают адренергические-индуцирующие сигналы, поэтому изменение свойств нейротрансмиттеров с адренергических на холинергические происходит в популяции нейронов, иннервирующих потовые железы. При рождении, когда симпатические аксоны впервые контактируют с развивающимися потовыми железами, они обладают только хатехоламинергическими маркерами, включая катехоламин и синтезирующие его ферменты, ТН и DαH. Катехоламины накапливаются в маленьких гранулярных пузырьках и устраняются резерпином, который связывается необратимо с везикулярным моноаминовым транспортером. Холинергические свойства, характерные для зрелой иннервации начинают обнаруживаться в конце первой недели постнатального развития. VAChT впервые выявляется на 6 день постнатального развития, а ChAT на 11 день. Во время третьей недели скопрелния катехоламинов исчезают, а ТН и DαH иммунореактивность снижается, но не исчезает.

Показано, что потовые железы индуцируют смену фенотипа трансмиттеров в симпатических нейронах. Согласно экспериментам с трансплантацией паротидных желез катехоламинэргические свойства нейронов, иннервирующих эти эктопические железы, поддерживаются и ни ChAT, ни VACht не появляются. У tabby мутантных мышей потовые железы не образуются и аксоны, достигающие соответсвующих областей не обнаруживают смены фенотипа нейротрансмиттеров.

Ретрроградная спецификация нового фенотипа нейротрансмиттеров в нейронах потовых желез обеспечивается холин-индуцирующими факторами, секретируемыми железами. Симпатические расширения появляются на значительном расстоянии (микроны) от секреторных и миоэпителиальных клеток железистых трубок в развивающихся и зрелых железах. Непрямая активация по крайней мере одного из низко стоящих звеньев сигнального пути, adenyl cyclase, с помощью forskolin показывает, что ранняя адренергическая иннервация потовых желез играет важную роль в индукции потовыми железами фактора холинергической дифференцировки. Этот фактор пока не идентифицирован. Кандидатами на эту роль выступают члены семейства нейропоэтических цитокинов, включая leukemia inhibitory factor (LIF), ciliary neurotrophic factor (CNTF) и cardiotrophin-1.

Члены этого семейства имеют сходную трехмерную структуру и используют общие рецепторные субъединицы, а значит и нижестоящие сигнальные пути. не только эти цитокины воспроизводят эффекты потовых желез, фактор потовых желез использует те же самые рецепторные субъединицы и сигнальные пути. Блокада LIFRβ ингибирует индукцию холинергических свойств в симпатических нейронах.

Хотя LIF транскрипты и экспрессируются на высоком уровне в пальцевых подушечках, однако изучение мутантов Ефиин показывает, что LIF транскрипты не концентрируются в потовых железах. Свойства неротрансмиттеров не меняются у трансгенных мышей, дефицитных по LIF. Культивируемые клетки потовых желез также не обнаруживают экспресси и CNTF, и подавление активности CNTF не влияет на смену фенотипа нейротрансмиттеров. Наконец, в иннервации потовых желез не участвуют LIF и CNTF.

Итак, пока известно, что таким фактором смены нейротрансмиттеров в потовых железах является неизвестный лиганд для LIFRβ-gp130 рецепторного комплекса.

Все ли холинергические симпатические нейроны обладают общим онтогенезом?

Нейроны для потовых желез обладают первоначально норадренергическим фенотипом. ТН иммунореактивность сохраняется как в телах, так и окончаниях нейронов, пока они зреют. Затем приобретение холинергических свойств зависит от от взаимодействия с мишенью.

Менее известно о развитии других холинергических симпатических нейронов. Иннервирующе надкостницу, по-видимому, подвергаются тем же самым изменениям сфойств нейротрансмиттеров, что и нейроны потовых желез. Если неонатальная надкостница трансплантируется в волосистую часть кожи, норадренергическая симпатическая мишень, то иннервация трансплантанта теряет норадренергические и приобретает холинергические свойства.

Однако возможно, что не все холинергические симпатические нейроны первоначально экспрессируют норадренергические свойства и/или нуждаются во взаимодействии со своими мишенями. В паравертебральной цепочке эмбрионов крыс обнаруживается мРНК, кодирующая VAChT, с Е14, т. е. еще до образования контактов нейронов с мишенями Сходным образом ChAT выявляется в симпатических нейронах симпатических ганглиев эмбрионов кур на Е6 и Е7, когда начинается рост аксонов.

Потеря Gata3 ведет к эмбриональной летальности, обусловленной недостатком норадреналина в симпатической нервной системе.

Мутантные мыши, дефицитные по Gata3, погибают на 11-й день развития. Было установлено, что у нулевых мутантов редуцировано накопление Th (кодирует тирозин-гидроксилазу) и Dbh (допамин β-гидроксилаза) мРНК. Установлено, что нехватка Th и Dbh редуцирует уровень норадреналина в симпатической нервной системе и вызывает гибель мутантов. При скармливании беремнным самкам катехоловых медиаторов удается преодолеть частично гибель Gata3 мутантов, при этом выявляются поздние эмбриональные дефекты, включая гипоплазию почек, и онтогенетические дефекты в структурах, происходящих из клеток цефалического нейрального гребня.

Симпатоэнтерические предшественники