В нервной системе
Drosophila глия занимает 10-20% от общего числа клеток, а в мозге человека – более 90%. Это означает, что в процессе эволюции по мере усложнения неврологических функций, функции глии становятся более значимыми и сложными. Основными единицами макроглии являются астроциты и олигодендроциты, берущие свое начало из нейроэпителия.
Согласно ранним исследованиям, развитие нейронов
in vivo предшествовало развитию глиальных нейронов, а олигодендроциты развивались, главным образом, на постнатальных стадиях развития. Однако сейчас ясно, что первичная детерминация олигодендроцитов в спинном мозге происходит еще до рождения.
Свидетельства того, что нейроны и глия могут быть детерминированы посредством общих механизмов, исходят из наблюдения за клетками-предшественниками олигодендроцитов (oligodendrocyte precursor cells– OLPs), которые появляются из обособленного региона в вентральной части нервной трубки, а не из диффузных участков. Маркерный анализ показал, что развитие OLP начинается в pMN домене спинного мозга, который также дает начало двигательным нейронам.
Для обеспечения приобретения нормальной клеточной судьбы предшественниками pMN-олигодендроцитов необходим достаточно длительный период активности sonic hedgehog (Shh), но на более поздних стадиях созревания OLPs уже не зависят от Shh.
Olig1 и
Olig2 гены, которые, вероятно, являются нижестоящими по отношению к Shh, нужны для образования pMN домена.
Оказалось, что Olig белки способствуют детерминации олигодендроцитов, но подавляют развитие астроцитов. Исследования
Olig1 и
Olig2 мутантов показало, что OLPs и большинство предшественников астроцитов образуются во взаимно исключающих доменах через молекулярно независимые механизмы.
В эмбриональном мозге OLPs развиваются сначала из вентральных областей конечного мозга (telencephalon). Астроциты в мозге берут начало из нейроэпителия, а на более поздних стадиях они возникают из дорсо-латеральной субвентрикулярной зоны.
Для перехода от нейрального «производства» к глиальному в pMN домене должны присутствовать Delta–Notch путь и транскрипционный фактор Sox9, связанные со снижением регуляции пронейральной активности.
Принудительной экспрессии Olig2 и Nkx2.2 достаточно для эктопической (смещенной) индукции OLPs и образования олигодендроцитов. Однако у эмбрионов дикого типа взаимодействие Olig2-Nkx2.2 на более поздних стадиях развития оказалось более значимым для созревания OLPs, а не для их детерминации.
Детерминация нейронов
in vivo контекстно-зависима (context-dependent) и тесно связана с позиционированием в развивающейся ЦНС, но такие анатомические и пространственные ограничения оказались менее значимы в культуре. К примеру, при оценке neurosphere, одиночные нервные стволовые клетки из разных дорсовентральных уровней ЦНС могут вести себя как трипотентные клетки, дающие начало нейронам, астроцитам и олигодендроцитам.
Наличие хороших маркеров для прослеживания глиальной «родословной» во время развития будет способствовать лучшему пониманию роли глии и ее предшественников в патогенезе некоторых неврологических заболеваний человека – рассеянного склероза, амиотрофического бокового склероза (amyotrophic lateral sclerosis) и болезни Альцгеймера.
См. также:
