Synaptogenesis
СИНАПТОГЕНЕЗ
Ullian, E. M. et al. Control of synapse number by glia. Science 291, 657- 661 (2001) |
FURTHER READING Pfrieger, F. W. & Barres, B. A. New views on synapse-glia interactions. Curr. Opin. Neurobiol. 6, 615-621 (1996)|
Haydon, P. G. Glia: listening and talking to the synapse. Nature Rev. Neurosci. 2, 185-193


Астроциты многочисленны в головном мозге, считалось что главной их ролью является поглощение ионов и нейротрансмиттеров в синаптической щели. Считается, что астроциты играют активную роль в формировании и поддержании синапсов.


An RGC cultured in the presence of glia, stained for the presynaptic marker synaptotagmin (green) and the postsynaptic marker PSD-95. Courtesy of Karen Christopherson, Stanford University School of Medicine, California, USA.
Формирование синапсов в отсутствие глии трудно изучать in vitro, т.к. многие типы нейронов нуждаются в глиальных клетках для своего выживания. Однако, Ullian et al. разработали систему для культивирования очищенных retinal ganglion cells (RGCs) в определенной бессывороточной среде. Они сравнивали образование синапсов в присутствии и отсутствии астроцитов, выделенных из superior colliculus - одной из мишеней для аксонов RGC in vivo. В присутствии астроцитов, среднее количество синапсов на нейрон увеличивалось в 7 раз, хотя не обнаруживается влияния на ультраструктуру индивидуальных синапсов. Астроциты кроме того увеличивают эффективность синаптической передачи, осуществляя свои эффекты как пре- так и постсинаптически. Удаление астроцитов из культуры ведет к четырехкратному снижению количества синапсов в течние периода 6 дней, указывая тем самым на их роль в стабилизации синапсов.
Итак, астроциты важны для формирования и поддержания синапсов in vitro, но выполняют ли они эту же функцию in vivo? Имеются некоторые косвенные доказательства этого. Во время развития, напр., RGCs формируют немного синапсов в superior colliculus до появления астроцитов. Наблюдаение, что астроциты влияют на стабильность синапсов подтверждает идею, что эти клетми могут также участвовать в регуляции синаптической пластичности.

ROLE OF NEUROTROPHINS IN CENTRAL SYNAPSE FORMATION AND STABILIZATION
Carlos Vicario-Abejуn, David Owens, Ronald McKay, Menahem Segal
Nature Reviews Neuroscience 2002. V. 3, N 12. P. 965 -974



(Рис.1.)  |  Neurotrophin effects during the establishment of synaptic circuits.


(Рис.2.)  | BDNF and NT3 functional and structural actions at excitatory synapses.


(Рис.3.)  | Morphological and synaptic effects of BDNF on GABA-expressing neurons.


(Рис.4.)  |  Neurotrophin-mediated maturation of neurotransmitter-release machinery at excitatory presynaptic terminals.

Известно, что в ЦНС нейротрофины {nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), neurotrophin 3 (NT3) и neurotrophin 4 (NT4)}играют важную роль в выживаемости нейронов и их дифференцировке. Недавние исследования показали, что эти факторы необходимы для формирования, созревания и стабилизации синапсов. Нейротрофины связываются с двумя типами рецепторов: Trk (tropomyosin receptor kinase) рецепторами и p75 рецептором. NGF является предпочтительным лигандом для TrkA, BDNF и NT4 связываются преимущественно с TrkB, а NT3 с TrkC. Все нейротрофины могут связываться с p75, но пока нет убедительных доказательств об участии этого рецептора в развитии синапсов ЦНС.
Для регуляции числа синапсов нейротрофины могут действовать на нескольких уровнях: во-первых, они могут способствовать синаптогенезу и/или стабилизации уже существующих синапсов и, во-вторых, они могут влиять на созревание развивающихся синапсов. Такое действие нейротрофинов было продемонстрировано экспериментально как для возбуждающих, так и для тормозных синапсов.
Нейротрофины регулируют динамику синаптических пузырьков, но с разными эффектами в гиппокампе и мозжечке. В гиппокампе эффектом таргетированной делеции Bdnf является снижение числа прикрепленных (docked) пузырьков, в то время как в мозжечке эта же делеция увеличивает число синаптических пузырьков, находящихся вдали от активной зоны. Но в обоих случаях нарушаются функции пресинаптических окончаний.
Структурные эффекты нейротрофинов на пресинаптические окончания также имеют функциональные корреляты. Например, увеличение пула прикрепленных синаптических пузырьков существенно для быстрой синаптической передачи в гиппокампе, а у Bdnf-нокаутных мышей высокочастотная стимуляция и paired-pulse facilitation нарушены в синапсах гиппокампа и мозжечка.
Нейротрофины могут регулировать SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein-attachment protein receptor) белки, контролирующие высвобождение нейротрансмиттеров. Созревание нейротрансмиттер-высвобождающего механизма играет важную роль в трансформации незрелых синаптических контактов в функционально зрелые синапсы. Нейротрофины могут также регулировать передачу сигналов на постсинаптические окончания, контролируя поверхностную экспрессию нейротрансмиттерных рецепторов. Нейротрофины могут контролировать формирование neuronal circuit и их созревание посредством активно-независимых механизмов, и через взаимодействие с активно-зависимыми поцессами. В ближайшее время, вероятно, будут определены клеточные и молекулярные механизмы, опосредующие действия нейротрофинов на синапсы, а также биологические реакции на различные нейротрофины в возбуждающих и тормозных нейронах.


Сайт создан в системе uCoz