Посещений:
Genesis and functions of dendritic spines
Происхождение и функции дендритных шипиков

GENESIS OF DENDRITIC SPINES: INSIGHTS FROM ULTRASTRUCTURAL AND IMAGING STUDIES
Rafael Yuste & Tobias Bonhoeffer    
Nature Reviews Neuroscience V.5. № 1. P. 24 -34 (2004)

Перевод И.Г. Лильп (lilp@mail.ru)
Дендритные шипики представляют собой небольшие выступы у многих типов нейронов, принимающие большинство возбудительных входных сигналов в клетку. Предполагали, что шипики играют важную роль в процессе передачи нейрональной информации и пластичности, хотя пока мало известно о том, как они появляются во время развития. В статье рассматриваются вопросы появления шипиков во время развития при использовании методов прижизненного наблюдения и данных электронной микроскопии. Рассматривается потенциальная роль филоподий дендритов в развитии шипиков, обсуждаются последние данные о процессе «шипикогенеза» (spinogenesis) у взрослых животных и модели образования шипиков.


(Рис.1.)  |  Dendritic spines in Purkinje cells without presynaptic input.


(Рис.2.)  |  Examples of different spine morphologies.


(Рис.3.)  |  Three models for spinogenesis.


(Рис.4.)  |  Spinogenesis in pyramidal cells.

Дендритные шипики были описаны более ста лет тому назад, но их функции все еще неясны. Происхождение шипиков во время развития вероятно может дать ответ об их роли в нервной системе взрослого организма.
Исследования, проведенные на клетках Пуркинье, показали, что развитие шипиков претерпевает две фазы – начальный период быстрого увеличения числа шипиков, который, скорее всего, присущ нейронам, и последующий период угасания, зависящий от активности синапса и нейрона.
Образование шипиков в пирамидных нейронах неокортекса и гиппокампа у большинства видов происходит после рождения. В неокортексе крыс плотность шипиков увеличивается во время первых недель после рождения и с возрастом снижается. Шипики также подвергаются выраженным морфологическим перестройкам. Оказалось, что на эти события влияют пресинаптические терминали, хотя степень их зависимости от активности нейронов пока неясна.
Недавно было изучено рождение и исчезновение шипиков в коре мозга взрослых животных in vivo с использованием двухфотонной микроскопии. В одной из работ было показано, что шипики являются очень стабильной структурой во взрослом мозге. Однако в другой работе было установлено, что они обновляются с достаточно высокой скоростью. Такая противоречивость результатов может быть объяснена.
Дендритные филоподии в развивающихся дендритах представляют собой длинные тонкие структуры. Предполагается, что они являются предшественниками шипиков. Для проверки этой «филоподиальной» модели образования шипиков необходимо прижизненное изображение интактной ткани.
Противоречивые данные о «шипикогенезе» вероятно связаны с тем, что исследования проводились на разных типах клеток. Самым простым объяснением такого несовпадения результатов является, вероятно, то, что разные популяции шипиков ведут себя по-разному. Прижизненное изображение может способствовать пониманию биологического разнообразия и функций этих очаровательных и таинственных органелл.


BDNF signaling: cAMP is the gate to well-formed spines



Yuanyuan Ji, Petti T Pang, Linyin Feng & Bai Lu
Cyclic AMP controls BDNF-induced TrkB phosphorylation and dendritic spine formation in mature hippocampal neurons
Nature Neuroscience, 8, 164 – 172 (2005); doi:10.1038/nn1381
Full Text (HTML) | PDF | Subscribe to Nature Immunology

Открытие в качестве фактора жизнеспособности нейронов brain-derived neurotrophic factor (BDNF) показало, что он регулирует развитие и пластичность синапсов, чтобы облегчать передачу возбуждения через синапсы и обеспечивать долговременное сохранение его силы (potentiation). Эти разнообразные наборы эффектов м.б. объяснены усилением ветвления аксонов и плотность шипов (spine). Ji et al. получили указания на молекулярные механизмы обусловленной BDNF передачи сигналов, с использованием эффектов цАМФ на BDNF рецептор TrkB.

Авт. использовали культуры нейронов гиппокампа для изучения молекулярных основ BDNF-обеспечиваемого роста дендритов и образования шипов. В соответствии с исследованием на Xenopus, они установили. что цАМФ действует в качестве 'ворот' для BDNF, облегчая функцию низких доз BDNF и ингибируя функцию высоких доз BDNF. Однако, цАМФ, как было установлено, действует избирательно на BDNF-зависимую долго-временную регуляцию образования шипов, но не на рост дендритов или острую модуляцию пластичности гиппокампа.
Авт. наблюдали, что в присутствии низких уровней BDNF и при субмаксимальной активации TrkB, цАМФ модулирует BDNF-обеспечиваемое фосфорилирование TrkB в местах пристыковки Shc и PLC-γ. Однако, фосфорилирование TrkB, индуцируемое с помощью высоких доз BDNF, не меняется в присутствии цАМФ ингибиторов, а цАМФ не оказывает какого-либо эффекта в отсутствии BDNF. Т.о., хотя цАМФ, по-видимому, и не активирует непосредственно TrkB, не участвует ли он в регуляции доставки TrkB?
Ji et al. установили, т.к. цАМФ не увеличивает экспрессии TrkB на поверхности, он контролирует его доставку в постсинаптические уплотнения. цАМФ ведет к ко-локализации TrkB с кластерами синаптических адапторных protein postsynaptic density-95 (PSD-95) в дендритных шипах, облегчая их непосредственное взаимодействие, тогда как цАМФ ингибиторы устраняют доставку TrkB.
В случае передачи сигналов BDNF, Ji et al. показали, что цАМФ действует скорее нетрадиционно на уровне TrkB рецептора и было бы интересно выяснить механизм, с помощью которого цАМФ рекрутирует TrkB на PSD-95 сайты. Авт. уже показали, что цАМФ не влияет на neurotrophin 3 (NT-3) рецепторы TrkC, так что эффект, по-видимому, специфичен для TrkB. Это позволяет цАМФ избирательно контролировать передачу сигналов BDNF не влияя на др. системы .
Сайт создан в системе uCoz