Содержание

Шванновские клетки участвуют в ощущении боли

Учёные из Каролинского института в Стокгольме открыли неизвестные ранее подробности в механизме восприятия боли. Они установили, что вспомогательные клетки нервной системы, так называемые «шванновские клетки», окружающие болевые рецепторы во внешних слоях кожи, сами также участвуют в ощущении боли. Возможно, это открытие поможет лечению некоторых хронических болевых расстройств.

Шванновские клетки были открыты ещё в XIX веке немецким учёным Теодором Шванном. Они создают электроизолирующую оболочку вокруг аксонов — отростков нервных клеток, многократно обёртываясь вокруг них. В некоторых случаях аксон может быть окружён сотней слоёв мембраны шванновской клетки. С разрушением такой обёртки нервных волокон связаны некоторые тяжёлые заболевания.

До сих пор, однако, считалось, что окончания нервных отростков, проникающие в верхние слои эпидермиса и обеспечивающие болевую чувстительность, лишены оболочки из шванновской клетки. Обнаружив такие оболочки в образцах тканей, учёные были удивлены. Но ещё больше их удивило, когда выяснилось, что шванновская клетка в этих случаях не просто поддерживает аксон, а участвует в восприятии боли. Это удалось выяснить в эксперименте на мышах, использовав метод оптогенетики.

Исследователи получили генетически модифицированных мышей, шванновские клетки в коже ног которых производили белок, поглощающие свет. Когда на кожу мышиных ног направляли свет, этот белок изменялся и оказывал воздействие на клеточную мембрану, вызывая изменение в электрическом заряде клетки, иными словами, возбуждая активность этой клетки. Мыши в такой ситуации проявляли признаки того, что они ощущают боль в ногах. По мере увеличения длительности световых импульсов количество возбуждённых соседних нервных клеток увеличивалось, подтверждая предположение, что шванновские клетки передают сигнал в мозг через нервные клетки.

Чтобы выяснить, что ещё может активировать эти шванновские клетки, исследователи подвергли ноги мышей воздействию тепла, холода и уколам. Затем они сравнили поведение мышей в этих ситуациях с их реакцией на те же стимулы при одновременной активизации или дезактивизации шванновских клеток светом. Выяснилось, что во всех трёх случаях у мышей наблюдался более сильный болевой ответ после активации клеток светом, а в случае уколов — более слабый ответ после дезактивации клеток. Всё это подтверждает, что шванновские клетки играют важную роль в восприятии боли. Исследователи говорят, что фактически они имеют дело с особым двуклеточным рецепторным органом восприятия боли, состоящим из нервной и шванновской клеток.

На людях обнаруженные явления ещё не проверялись, неясным остаётся и то, каким образом происходит передача болевого сигнала от шванновской клетки к нейрону.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Шванновские клетки на страже здоровья синапсов

Учёные из Института Солка США выявили способность тромбина разрушительно влиять на нервные клетки, а заодно и совершенно новую функцию миелинизирующих клеток периферической нервной системы. Их работа, опубликованная в журнале PLOS Genetics, показывает, что клетки Шванна блокируют действие свёртывающего белка на нейроны и препятствует их гибели. Открытие авторов может стать полезным в исследовании нейродегенеративных заболеваний периферической нервной системы. Например, бокового амиотрофического склероза.

Слева: нервно-мышечные синапсы в клетках обычного типа. В центре — то же без шванновских клеток. Справа: со шванновскими клетками и при отсутствии тромбина. Сredit: Salk Institute.


Шванновские клетки располагаются вдоль длинного отростка нейрона и создают электроизолирующий слой – миелиновую оболочку. Они выполняют опорную функцию, участвуют в питании нервной клетки и помогают передавать нервное возбуждение по аксонам. Новое исследование авторов выявляет ещё одну очень важную роль клеток Шванна: защиту аксонов от разрушения тромбином. Как оказалось, белок свертывающей системы крови может приводит нейрон к гибели.

Авторы изучили нервно-мышечные синапсы мыши в нездоровом и здоровом виде, где происходит взаимодействие между клетками Шванна, нервным волокном и мышцей. Исследователи обнаружили, что в отсутствие шванновских клеток нейродегенерация происходила всего за два дня. Основную роль в этом процессе начинал играть ацетилхолин – наиболее распространённый нейромедиатор в нервно-мышечных синапсах. Без «присмотра» клеток Шванна ацетилхолин запускал в мышечных клетках выделение свертывающего кровь белка тромбина, который разрушал нейрон.

Чтобы подтвердить влияние тромбина, исследователи рассмотрели модель соединения нейрона и мышцы с отсутствующим или не функционирующим тромбином. В результате у мышей наблюдалась меньшая дегенерация нервного волокна, что соответствует выводам учёных о разрушительном действии тромбина.

Исследование авторов открывает новый фактор влияния на жизнь нервной клетки. Теперь учёные нацелены на изучение механизма действия тромбина, а также других разрушающих ферментов. Полученные сведения будут особенно ценными в изучении проблемы нервно-мышечных заболеваний.


Текст: Екатерина Заикина

Glial cells maintain synapses by inhibiting an activity-dependent retrograde protease signal

By Thomas W. Gould, Bertha Dominguez, Fred de Winter, Gene W. Yeo, Patrick Liu, Balaji Sundararaman, Thomas Stark, Anthony Vu, Jay L. Degen, Weichun Lin, Kuo-Fen Lee

PLOS Genetics

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007948

Glial Cells | Protocol (Translated to Russian)

18.7: Глиальные клетки

Обзор

Глиальные клетки являются одним из двух основных типов клеток в нервной системе. Клетки глии состоят из астроцитов, олигодендроцитов, микроглий и эпендимальных клеток в центральной нервной системе, а также спутниковых и шванновых клеток в периферической нервной системе. Эти клетки не общаются через электрические сигналы, как нейроны, но они способствуют практически любой другой аспект функции нервной системы. У человека количество глиальных клеток примерно равно количеству нейронов в головном мозге.

Глиальные клетки Центральной нервной системы

Глиа в центральной нервной системе (ЦНС) включают астроциты, олигодендроциты, микроглии и эпендимальные клетки. Астроциты являются наиболее распространенным типом глиальных клеток и находятся в организованных, не перекрывающихся моделей по всему мозгу, где они тесно связаны с нейронами и капиллярами. Астроциты играют многочисленные роли в функции мозга, включая регулирование кровотока и метаболических процессов, синаптический ионный ионный и рН гомеостаз, а также поддержание гемозефалического барьера.

Другая специализированная глиальная клетка, олигодендроцит, образует оболочку миелина, которая окружает нейрональные аксоны в ЦНС. Олигодендроциты расширяют длительные клеточные процессы, которые обходят аксоны несколько раз, чтобы сформировать это покрытие. Миелин оболочки требуется для надлежащего проведения нейронной сигнализации и значительно увеличивает скорость, с которой эти сообщения путешествия.

Микроглия, известная как макрофаги ЦНС, является самым маленьким типом глиальных клеток и специализируется на фагоцитозе как патогенных микроорганизмов, так и мусора. Они защищают ЦНС от инфекционных агентов и токсинов и подрезают синапсы во время развития. Хотя микроглии считаются глиальными клетками, они имеют уникальное и отдельное происхождение по сравнению с другими типами глиальных клеток. Астроциты и олигодендроциты производятся радиальной глией, в то время как микроглии происходят из желточного мешка и мигрируют в эмбрион на ранних стадиях эмбрионального развития.

Наконец, эпендимальные клетки являются кубообразными клетками с ресонами, похожими на ресоны,. которые высовывает желудочков, где они производят спинномозговую жидкость (CSF). Эпендимальные клетки образуют барьер между мозгом и CSF, отфильтровыв потенциально вредные вещества. Как астроциты и олигодендроциты, эпендимальные клетки происходят из радиальной глии, найденной вблизи бокового желудочка.

Глиальные клетки периферической нервной системы

В периферической нервной системе (PNS) существуют похожие, но различные типы глиальных клеток. Например, функции, выполняемые астроцитами ЦНС, выполняются в PNS в первую очередь спутниковыми клетками, глиальными клетками, которые обеспечивают структуру, амортизацию и питательные вещества для нейрональных тел, с которых они связаны. Другая глиальная клетка PNS, клетка Шванн, функционирует как Олигодендроциты ЦНС, образуя оболочку миелина вокруг нейронных аксонов. Как и миелинизация в ЦНС, миелинизация аксонов PNS обеспечивает необходимую изоляцию и проводимость для правильной передачи электрических сигналов.

Значение Глии в здравоохранении и болезнях

Глиальные клетки являются критическими защитниками нервной системы и регуляторами. Они не только поддерживают гомеостатические условия и способствуют рутинной функции мозга, но они также реагируют на травмы нервной системы, инфекции и болезни. Кроме того, глиа выполняет критические функции во время эмбрионального развития нервной системы. Эти клетки даже способствуют удалению ненужных нейронных связей, процесс, называемый синаптической обрезки. Из-за важности глии во многих аспектах функции мозга, дефекты в одной или нескольких популяций глиальных клеток может привести к тяжелым и изнурительных неврологических заболеваний, в том числе расстройств развития, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, рассеянный склероз, и многие другие.

Во время развития, глиальные клетки обеспечивают леса для нейронов правильно мигрировать и расти из их аксонов. Позже в жизни, травмы или нейродегенеративные заболевания могут привести к потере нейронных связей, которые не могут быть регенерированы, что приводит к нарушению функционирования или паралич.


Литература для дополнительного чтения

Zuchero, J. Bradley, and Ben A. Barres. “Glia in Mammalian Development and Disease.” Development (Cambridge, England) 142, no. 22 (November 15, 2015): 3805–9. [Source]

краткие хронографические наблюдения. 7 декабря / День в Истории / Независимая газета

Открытие Теодора Шванна (1810-1882) стало доказательством внутреннего единства живой природы

Теодору Шванну удалось выстроить целостную концепцию природы живого: объединяющим первоэлементом является клетка.

Мир, в котором мы живем, – совокупность множества миров, больших и малых. Это вроде бы очевидно всем и каждому. А вот о том, какая в итоге получается картина, единого понимания нет. То ли взаимопроникновение, одновременное существование в разных измерениях, то ли что-то вроде матрешек – короче, выбираем по своему вкусу и пониманию.

Сегодня круглая дата, имеющая к этим научным и философским материям прямое отношение: 200 лет назад, 7 декабря 1810 года, родился немецкий физиолог Теодор Шванн (ум. 1882), автор клеточной теории строения живых организмов. Главное положение этой теории – общность всех организмов: и у растений, и у животных, и у одноклеточных, то бишь бактерий, клетки в принципе аналогичны (разве что вирусы стоят особняком). Шванновское открытие стало доказательством внутреннего единства живой природы. А поскольку современному человеку вполне доступно видеть клетки, составляющие для любого организма своего рода кирпичики (есть даже и внешнее сходство), то сама собою сложилась и устоялась иерархическая схема. Малое на службе большого.

Позже, развивая учение Шванна, биолог Рудольф Вирхов показал, что новые клетки возникают в результате деления уже существующих: «omnis cellula ex cellula», то есть «каждая клетка из клетки». И в итоге родилась на свет социокультурная и социально-политическая метафорика – так называемая теория клеточного государства. Подобием организма, согласно данной теории, является государство, а граждане государства – это примерно как клетки. И такая метафора оказалась грозной опасностью.

Тут, между прочим, какая ассоциация неизбежна? Почти фольклорная: мир в клеточку. «Сижу за решеткой в темнице сырой…» И образы эти куда старше научных теорий. В Древнем Риме знаменитый оратор и политик Марк Туллий Цицерон был убит 7 декабря 43 года до н.э. при попытке к бегству (еще одна сакраментальная формулировка). А он много рассуждал как раз на темы частного и общего. «Народ – это особая общность людей», – говорил Цицерон. И еще: «Благо народа – высший закон». Высокие вроде бы побуждения, а эпохой тоталитаризма еще как веет, на сегодняшний слух.

Что ж, все закономерно. Если личностное бытие подчинено высшим, надличностным ценностям и целям, то оно неминуемо превращается по отношению к ним в средство. Ловушка историософии. А вот родившийся 7 декабря 1872 года нидерландский философ и культуролог Йохан Хёйзинга исходил из того, что цели история не имеет. Свои представления о смысле существования вырабатывает личность, а народ не должен возводить их в объединяющую идею – классовую, национальную или какую-либо еще. Мудрость, приверженность которой автор «Осени Средневековья» и «Человека играющего» оплатил смертью в 1945 году в нацистском концлагере.

Мы приходим к выводу, что не нужно рассматривать Вселенную как иерархию. Метафоры метафорами, но малое ничуть не менее важно, чем большое. 7 декабря 1905 года родился американский и нидерландский астроном и астрофизик Джерард Петер Койпер (ум. 1973), чье имя носит пояс астероидов на периферии Солнечной системы, за орбитой Нептуна. Одним из важнейших предметов его исследований были звезды, имеющие свои планетные системы. И, конечно, Койперу и в голову не приходило наделять звезды и планеты каким-то ценностным содержанием или ставить одно выше другого. Научный метод таких подходов не предполагает. Но в мире современного знания встречаются парадоксальные примеры, когда метод превращается в мировоззрение. Как будто одна и та же мерка, одни и те же критерии годятся и для мертвой природы, и для живой, и для социума, и для культуры.

Одно из самых громких имен в современных (или постсовременных) академических и вообще интеллектуальных кругах – Аврам Ноам Хомский, родившийся 7 декабря 1928 года. Аттестуют его обычно двояко: лингвист и публицист. Американскую науку Хомский прославил своими работами о так называемой порождающей грамматике и синтаксических структурах, то есть в переводе на более или менее повседневный язык – о врожденных и неизменных грамматических принципах, которые лежат в основе всех языков на свете.

Наука есть наука. Но переведем дух. И задумаемся: а не просматривается ли здесь некая аналогия с внутренним единством органического мира, подмеченным создателями клеточной теории? Пожалуй, да. И можно предположить, что перенос этих представлений на социальную или культурную сферу приведет к ровно таким же специфическим взглядам, какими чреваты метафоры «общество как природа», «государство как организм» и т.д., и т.п.

Чем, собственно, и занимается Хомский, борясь с глобализмом, корпорациями, неолиберальной идеологией и далее по списку. В политическом спектре Хомский где-то на крайне левом фланге. Вот только следовать его методе и выискивать, где у него левизна и правизна в лингвистических построениях, я не буду. Чур меня, чур…

Комментарии для элемента не найдены.

Ученые выявили проблемы со слухом при коронавирусе

Новое исследование показало, что COVID-19 может инфицировать клетки внутреннего уха и потенциально приводить к потере слуха и тиннитусу (звону или шуму в ушах без внешнего акустического стимула). Исследователи создают модели различных типов клеток внутреннего уха, включая волосковые клетки, опорные клетки, нервные волокна и шванновские клетки. Затем эти модели сравнивали с 10 пациентами с COVID, которые сообщили о ряде симптомов, связанных со слухом. Исследователи обнаружили, что волосковые клетки и клетки Шванна содержат белки, которые необходимы коронавирусу, чтобы проникать в клетки и заражать их. Это объясняет, почему некоторые пациенты с COVID-19 жалуются на потерю слуха, шум в ушах, головокружение и проблемы с равновесием.

Новое исследование предполагает, что COVID-19 может заразить внутреннее ухо и потенциально вызвать множество слуховых проблем. Как пишет

https://www.dailymail.co.uk/health/article-10145347/COVID-19-infect-cells-inner-ear-potentially-lead-hearing-loss-tinnitu.html

Daily Mail, исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и специализированной больницы Massachusetts Eye and Ear изучили 10 пациентов с COVID, которые сообщили о ряде симптомов, связанных с ушами. Они обнаружили, что вирус может инфицировать клетки внутреннего уха, в частности волосковые клетки, что может привести к нарушениям слуха и равновесия.

Команда ученых говорит, что полученные результаты объясняют, почему некоторые пациенты с COVID-19 сообщают о потере слуха, звоне в ушах, головокружении и проблемах с равновесием.

Соавторы исследования доктор Константина Стантович и доктор Ли Герке изучали, почему вирусы, такие как эпидемический паротит и гепатит, влияют на слух до того, как разразилась пандемия. В марте 2020 года, когда они начали видеть, как пациенты с коронавирусом сообщают о глухоте, головокружении или звоне в ушах, они решили сосредоточиться на COVID.

«В то время было очень неясно, было ли это причинно-следственной связью или случайным, потому что потеря слуха и шум в ушах настолько распространены», — говорит доктор Константина Стантович, бывший руководитель отделения отологии и невротологии в Массачусетском глазно-ушном отделении и нынешний председатель отделения отоларингологии — руководитель и руководитель отделения отоларингологии. в Медицинской школе Стэнфордского университета.

Для исследования, опубликованного в журнале Communications Medicine, команда использовала новые клеточные модели клеток внутреннего уха человека. По их словам, другим исследованиям препятствует отсутствие ткани внутреннего уха.

«Получение моделей — это первый шаг, и эта работа теперь открывает путь для работы не только с SARS-CoV-2, но и с другими вирусами, влияющими на слух», — говорит доктор Ли Герке, профессор Института медицинской инженерии и науки Массачусетского технологического института.

Участники исследования взяли стволовые клетки человека и превратили их в «плюрипотентные» стволовые клетки, которые могут принимать в организме множество различных форм.

Исследователи превратили стволовые клетки в различные типы клеток внутреннего уха, включая волосковые клетки, опорные клетки, нервные волокна и шванновские клетки, которые можно было выращивать в двухмерном слое или трехмерных органоидах.

Затем клетки были взяты у 10 пациентов с COVID, перенесших операцию по поводу состояния, которое вызывает приступы головокружения или опухоли, вызывающей серьезную потерю слуха и головокружение.

Как в моделях, так и в образцах человеческого уха, команда обнаружила, что волосковые клетки и шванновские клетки содержат белки, необходимые коронавирусу для проникновения и заражения клеток.

Это особенно важно, потому что волосковые клетки помогают людям сохранять равновесие и понимать движения головы. Вирус не мог проникнуть в другие изученные ими типы клеток. Неизвестно, как вирус попадает во внутреннее ухо, но он может проникнуть через трубку, соединяющую нос со средним ухом, или выйти из носа.

Другая теория заключается в том, что вирус проникает из носа через небольшие отверстия, окружающие обонятельные нервы, и поражает черепные нервы, в том числе тот, который соединяется с внутренним ухом.

Исследователи не знают, какой процент пациентов с вирусом сообщают о проблемах со слухом, и эта проблема усугубляется отсутствием тестирования на ранней стадии пандемии. Первоначально это было связано с тем, что рутинное тестирование было недоступно для пациентов с диагнозом COVID, а также, когда пациенты имели более опасные для жизни осложнения, они не обращали особого внимания на то, был ли их слух снижен или у них был шум в ушах, — рассказывает доктор Станкович: «Мы до сих пор не знаем, какова заболеваемость, но наши результаты действительно требуют повышенного внимания к аудиовестибулярным симптомам у людей с контактом с COVID».

Шваннома — MyPathologyReport.ca

Что такое шваннома?

Шванномы — это распространенный незлокачественный тип опухоли, которая начинается в нерве. Он состоит из шванновских клеток, которые обычно покрывают нерв снаружи. Эта опухоль может возникнуть в любом возрасте и в любом месте тела. Иногда эти опухоли могут быть связаны с генетическим синдром нейрофиброматоз 2 типа (NF2) и люди с NF2 более склонны к развитию множественных шванном. Шванномы, развивающиеся внутри ушей, называются акустическими невриномами. Другие названия этой опухоли включают неврилемому и невриному.

Что такое нерв?

Нервы похожи на длинные провода, состоящие из групп клеток, называемых нейронами. Нервы передают информацию (например, температуру, давление и боль) между мозгом и телом. Нервы расположены по всему телу. Некоторые нервы очень маленькие (например, те, которые находятся прямо под поверхностью кожи), а другие очень большие (например, те, которые идут к мышцам). Нервы состоят из клеток разного типа. Шванновские клетки — это тип клеток, которые покрывают внешнюю часть нерва.

Как патологоанатомы ставят этот диагноз?

Патолог может поставить диагноз шванномы после удаления небольшого образца опухоли с помощью процедуры, называемой биопсия. Диагноз также можно поставить, если опухоль удалена полностью без биопсии.

Эти опухоли обычно окружены капсулой и легко удаляются хирургом. Поскольку они прикреплены к нерву, эти опухоли могут вызывать такие симптомы, как боль или покалывание. Под микроскопом шванномы состоят из клетки веретена которые очень похожи на шванновские клетки, составляющие нормальный нерв. Когда патологи проводят тест под названием иммуногистохимия, опухоли сильно окрашиваются для белка, называемого S100.

Виды шванном

Существует несколько типов шванномы, в том числе:

  • Древняя шваннома — Эти опухоли демонстрируют микроскопические признаки дегенерации.
  • Клеточная шваннома — Эти опухоли содержат большее количество шванновских клеток внутри опухоли.
  • Меланотическая шваннома — Опухолевые клетки производят черный пигмент, который можно увидеть под микроскопом.
  • Эпителиоидная шваннома — Опухолевые клетки в этом типе опухоли имеют более округлую или более овальную форму, чем типичные клетки шванномы.
  • Плексиформная шваннома — Опухоль имеет более неправильную форму, потому что она состоит из сети переплетенных пучков опухолей.
Бибианна Пургина, MD FRCPC (обновлено 14 сентября 2021 г.)

Клеточная теория Т. Шванна

Теория цитогенеза сыграла большую положительную роль, ибо, поставив во всей широте вопрос о возникновении клеток, она подвела таким образом базу под проблему их гомологичности.

Теодор Шванн считал, что в явлении цитогенсза впервые был найден общий принцип развития микроскопических структур всех организмов, позволяющий делать заключение о принципиальном сходстве клеток всех тканей и органов. Как мы уже видели выше, сама идея всеобщности клеточной структуры в той или иной форме высказывалась целым рядом исследователей. Но эта мысль нуждалась в четкой формулировке и (что особенно важно) в убедительных доказательствах. Это было блестяще выполнено Шванном, напечатавшим в 1839 г. свой классический труд под названием «Микроскопическое исследование о соответствии в структуре и росте животных и растений». Эта книга быстро получила широкую известность.

Первая часть книги носит чисто описательный характер Шванн старается доказать, что клетки животных морфологически принципиально сходны с клетками растительными. Основным объектом Шванна, из которого он исходил, была ткань хряща и ткань хорды. Действительно, нетрудно видеть, что клеточное строение этих тканей не оставляет никаких сомнений. Клетки повсюду хорошо отграничены оболочками как друг от друга, так и от окружающей среды. Важно отметить, что Шванн, как и все остальные ученые того времени, придерживался взгляда, что наиболее важной структурой клетки является ее оболочка, и поэтому, доказывая всеобщность клеточного строения тканей животных, он всюду стремился доказать наличие четкой и ясной оболочки. Немалые трудности поэтому доставили ему такие ткани, как мышечная, которая состоит из многоядерных волокон. Большие трудности для объяснения представляло также наличие большого количества межуточного вещества в соединительной ткани с типичными для нее волокнами (коллагеновыми). Для последних Шванн принимал, что они образуются путем превращения целых клеток.

Доказав всеобщность клеточного строения, Шванн устанавливает, что все клетки, сколь бы они различны ни были, возникают всегда принципиально сходным образом, а именно путем цитогенеза. Небольшое разногласие между представлением Шлейдена и Шванна заключается в том, что последний считал возможным возникновение новых клеток не только внутри старых за счет зернышек их содержимого, но также из живой бластемы, которая может находиться и между клетками. Принципиального значения эти разногласия, однако, не имеют. Установление самого факта — признание цитогенеза — важно потому, что таким образом выдвигается принцип, позволяющий говорить о сходстве развита клеток всех многоклеточных организмов — как растений, так и животных.

Отсюда уже следовал и вывод о принципиальной сравнимости всех клеток, поскольку признавалось наличие общего принципа развития для всех элементарных структурных частиц организма (клеток).

Работа Шванна богата мыслями, она впервые привела в систему различные факты. Для клеточной теории в целом на данном этапе было неважно, как конкретно надо трактовать процесс возникновения клеток, их генезис. Существенно было установить сам принцип, что все клетки возникают одним и тем же путем.

В своей книге Шванн не ограничился только перечислением ряда фактических данных. В ней мы находим главу «Теория клеток». Она начинается рассуждением о значении теории для конкретного исследования и о значении телеологической и физической (материалистической), как он их называет, точек зрения на природу вещей.

Основные положения клеточной теории, сформулированной Шванном, таковы: первое положение заключается в утверждении, что все ткани состоят из клеток. Второе говорит об общем принципе развития этих структур. Но здесь же Шванн ставит вопрос и о том, какова природа тех основных сил организма, которые обусловливают данный процесс. С телеологической точки зрения, как подчеркивает сам Шванн, силы, существующие в организме, формируют его развитие согласно предсуществующей идее, и основная сила организма (или «душа») развивается согласно определенной цели. Сам он относится отрицательно к признанию нематериального, наделенного сознанием принципа развития. Он прямо пишет, что силы организма совпадают с силами неорганического мира и действуют по законам необходимости без всякой связи с особой целью. В качестве аналогии он приводит в пример силы, действующие в пределах нашей планетной системы. Эти силы действуют по законам необходимости, как и все физические явления, но тем не менее планетная система представляется нам целесообразно организованной. Причина этой целесообразности лежит, как говорит Шванн, «не в самих этих силах, а в Том, Кто так создал материю с ее силами, что они, следуя слепым законам, создают целесообразное целое».

Таким образом, Шванн четко отличал естественные закономерности, по которым протекают все процессы в природе, от «божественной причины». Так, процесс цитогенеза Шванн сравнивает с процессами кристаллизации и отводит им в свой книге довольно много места. Отсюда следует вывод, что поскольку в неорганическом мире (кристаллизация) и в органическом мире (цитогенез) мы наблюдаем сходные процессы, то, следовательно, надо заключить, что все эти процессы обусловливаются одними и теми же силами. Другими словами, процесс клеткообразования Шванн ставит наряду с физико-химическими процессами, отмечая лишь, что эти процессы более сложны и требуют определенных благоприятных условий для своего осуществления. Однако Шванн специально указывал, что не следует ставить знака равенства между процессом кристаллизации и пластическими силами клеток.

Наконец третьим пунктом клеточной теории Шванна является представление о самостоятельной жизнедеятельности каждой отдельной клетки. Шванн представлял себе совокупную деятельность организма как сумму жизнедеятельности отдельных клеток.

Любопытно, однако, отметить, что Швами предвосхитил и такое возражение, что отдельная клетка, будучи изолирована от организма, существовать не может. Он писал, что это возражение против теории биологической самостоятельности клетки аналогично тому, как если бы мы отрицали самостоятельную жизнь пчелы, которая, как известно, вне семьи также быстро гибнет. Этому сравнению нельзя отказать в остроумии, однако логика показывает, что аналогия не есть еще доказательство. Аналогий, при желании, можно подобрать сколько угодно, но они не двигают науку вперед, так как не выявляют сущности явлений.

Итак, третий пункт клеточной теории Шванна можно вкратце формулировать и так, что вопрос о свойствах организма сводится по существу к арифметической сумме свойств отдельных клеток.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Шванновская клетка — обзор

3.1.1 Источники шванновских клеток

Шванновские клетки являются основными глиальными клетками в ПНС и играют важную роль в выживании и функциях нейронов. В ответ на повреждение нерва шванновские клетки претерпевают быстрые изменения фенотипа [199], и их базальная пластинка обеспечивает канал для возобновления роста аксонов, критического процесса для регенерации нерва. Шванновские клетки также продуцируют высокие уровни различных факторов роста [200–202] и участвуют в фагоцитозе, участвующем в начальном очищении от остатков миелина.Эти характеристики делают клетки Шванна первыми и наиболее широко используемыми поддерживающими клетками при регенерации периферических нервов [203–205]. Метод генетической маркировки был использован для отслеживания шванновских клеток после их имплантации в место повреждения нерва, что подтверждает их активную роль в регенерации нервов [206, 207].

В 1980-х годах аллогенные шванновские клетки были впервые выбраны в качестве поддерживающих клеток для восстановления повреждений периферических нервов, потому что аллогенные шванновские клетки могли незамедлительно поддерживать реконструкцию дефекта периферического нерва [208].Поскольку аллогенные шванновские клетки отторгаются хозяином, необходимо одновременно вводить иммунодепрессанты. Без иммуносупрессии чужеродные шванновские клетки отторгались бы, но морфология нервных трансплантатов могла бы быть восстановлена ​​шванновскими клетками хозяина. Наиболее широко применяемыми иммуносупрессивными препаратами являются циклоспорин А и такролимус (FK506) [209–211].

Из-за иммунологического отторжения, связанного с использованием аллогенных шванновских клеток, выбор сингенных шванновских клеток кажется лучше.Исследователи сравнили эффекты аллогенных и сингенных шванновских клеток при восстановлении 10-мм промежутка седалищного нерва крысы. Аллогенные шванновские клетки были отторгнуты через шесть недель после имплантации, когда сингенные шванновские клетки все еще были идентифицированы. Аллогенные и сингенные шванновские клетки одинаково усиливали регенерацию аксонов, но количество аксонов было больше при использовании сингенных шванновских клеток [206].

Хотя иммуносупрессивные препараты могут устранить отторжение аллогенных клеток хозяином, клиническое применение этих препаратов все еще является предметом споров.С 1990-х годов аутологичные шванновские клетки пытались использовать в качестве опорных клеток. Например, нервные каркасы, засеянные аутологичными шванновскими клетками, эффективно реконструировали срединную нервную щель крысы и достигли результатов, равных результатам трансплантации аутологичных нервов [212]. При добавлении 10 6 аутологичных шванновских клеток к аутологичному венозному трансплантату длина нервной щели, которая могла быть реконструирована, увеличилась с 30 до 60 мм на модели кролика [213].

Вопрос о том, обеспечивает ли культура in vitro возможность размножения шванновских клеток до определенного числа и сохранения функций шванновских клеток, очень важен.Аутологичные шванновские клетки можно получить из контралатерального нерва или путем ферментативной диссоциации предгенерированных седалищных нервов с последующим культивированием в среде определенного химического состава. Предегенерация считается высокоэффективным методом быстрого выделения шванновских клеток без ущерба для здорового донорского нерва или без длительного процесса культивирования и размножения клеток [214–216]. Шванновские клетки делятся в ответ на экзогенные митогены, такие как херегулин, форсколин и холерный токсин. Хотя индуцированная митогеном экспансия приводит к аномальному фенотипу шванновских клеток по сравнению с нормальными шванновскими клетками, они все еще могут формировать морфологически нормальные миелиновые оболочки вокруг аксонов при введении в регенерирующий седалищный нерв крысы [217–219].

Поскольку выделение и культивирование первичных шванновских клеток — это трудоемкий процесс, были приняты во внимание иммортализованные линии шванновских клеток, например SCTM41. Клеточная линия SCTM41 очень похожа на первичные шванновские клетки. Регенерация аксонов, однако, значительно снижается трансплантатами, содержащими клетки SCTM41, по сравнению с первичными трансплантатами, содержащими клетки Шванна [220].

Гистология, шванновские клетки — StatPearls

Введение

Шванновские клетки эмбриологически происходят из нервного гребня.Они миелинизируют периферические нервы и служат первичными глиальными клетками периферической нервной системы (ПНС), изолируя и обеспечивая аксоны питательными веществами. Миелинизация увеличивает скорость проводимости по аксону, обеспечивая скачкообразное проведение импульсов. [1] Немиелинизирующие шванновские клетки не обертывают аксоны для улучшения проводимости, но тем не менее обеспечивают трофическую поддержку и амортизацию немиелинизированных аксонов. [2]

Структура

Каждая шванновская клетка составляет единую миелиновую оболочку на периферическом аксоне, причем каждая последующая миелиновая оболочка образована отдельной шванновской клеткой, так что для миелинизации длины аксона требуется множество шванновских клеток.Такое расположение отличается от олигодендроцитов, миелинизирующих клеток центральной нервной системы (ЦНС), которые образуют миелиновые оболочки для множества окружающих аксонов. Шванновские клетки окружены базальной пластинкой, а олигодендроциты — нет. Между соседними миелиновыми оболочками есть промежутки размером примерно 1 микрометр, называемые узлами Ранвье. В узле, являющемся местом скачкообразной проводимости, имеется концентрация потенциалозависимых натриевых каналов. [1] Вырезы Шмидта-Лантермана представляют собой цитоплазматические выходы, которые прерывают компактный миелин в сильно миелинизированных нейронах.Они содержат высокую плотность щелевых и других соединений ячеек, выполняющих роль в коммуникации и поддержании шванновской ячейки. [3]

Функция

Шванновские клетки служат миелинизирующими клетками ПНС и поддерживают клетки периферических нейронов. Клетка Шванна образует миелиновую оболочку, концентрически оборачивая свою плазматическую мембрану вокруг внутреннего аксона. В то время как ядро ​​остается фиксированным, внутренний виток мембраны глиальной клетки по спирали вращается вокруг аксона, добавляя мембранные слои или ламеллы к миелиновой оболочке.Плазматическая мембрана шванновских клеток имеет чрезвычайно высокое содержание липидов, и холестерин особенно важен для сборки миелиновой оболочки. Компактная миелиновая оболочка изолирует сегмент аксона, значительно уменьшая емкость мембраны и увеличивая скорость проводимости. [1] Экспрессия нейрегулина III типа на аксонах важна для выживания и созревания предшественников шванновских клеток, а степень миелинизации зависит от количества нейрегулина на поверхности аксона. [4] [5] Шванновские клетки также поставляют энергетические метаболиты аксонам, перемещая их через монокарбоксилатный транспорт, доступный вдоль поверхности аксона и внутренней мембраны шванновской клетки.[1]

Шванновские клетки имеют решающее значение в ответ на повреждение аксонов PNS и регенерацию аксонов. Валлеровская дегенерация будет происходить дистальнее места повреждения. Дистальный сегмент аксона умирает, и шванновские клетки, за которыми следуют макрофаги, очищают содержимое мертвых клеток и способствуют регенерации аксонов. В это время шванновские клетки претерпевают несколько фенотипических изменений: они активируют распад миелина, повышают экспрессию цитокинов (включая TNF-a) для привлечения макрофагов к месту повреждения, повышают регуляцию нейротрофических факторов для стимуляции регенерации аксонов и выживания нейронов и организуют путь регенерации вдоль своей трубки базальной пластинки, чтобы направлять рост аксонов.Аксонотмезис и нейротмезис являются основными типами повреждения нервов ПНС. При аксонотмезисе, например, при раздавливании, аксон разрушается, но трубка базальной пластинки шванновских клеток остается. Просвет трубки дает ориентиры для регенерирующего отростка аксона по мере его роста, способствуя высокоэффективной регенерации аксона и восстановлению функции через 3-4 недели. При невротмезисе, например, при порезе, нарушаются аксон, базальная пластинка шванновских клеток и окружающая оболочка соединительной ткани.Регенерирующий аксон и связанные с ним шванновские клетки все еще растут от проксимального к дистальному культю нерва. Из-за ошибок нацеливания при отсутствии трубки базальной пластинки правильная реиннервация и восстановление функции при нейротмезисе затруднены [5].

Препарат ткани

Альдегид является предпочтительным стандартным фиксатором для нервной ткани. Для электронной микроскопии требуется фиксатор альдегида высокой чистоты. [6] После фиксации образец заливается парафином или эпоксидной смолой.Парафин позволяет исследовать всю площадь поперечного сечения нерва и является предпочтительной средой для световой микроскопии и больших срезов нервов. Эпоксидная смола предпочтительнее для небольших нервных ветвей и визуализации с помощью электронной микроскопии. [7] Недавнее использование криофиксации, замораживания под высоким давлением и замораживания замещения является полезным дополнением к фиксации альдегида в электронной микроскопии и может улучшить сохранение деталей структуры и контраста [8].

Гистохимия и цитохимия

Иммуногистохимические окрашивания — ценные инструменты для дифференциации шванновских клеток от других типов клеток.S-100 — это белок, уникальный для клеток, происходящих из нервного гребня, поэтому антитела против S-100 можно использовать для окрашивания здоровых шванновских клеток или новообразований нервной ткани, таких как шванномы. [9] Основной белок миелина (MBP) нейтрализует заряды фосфолипидов на внутренней поверхности мембраны и присутствует в шванновских клетках, но не в сателлитных клетках, другой важной глиальной клетке ПНС. Анти-МВР можно использовать для дифференциации шванновских клеток или олигодендроцитов от других глиальных клеток. [10] P0, белок миелина периферических нервов, представляет собой белок трансмембранной адгезии, который способствует внеклеточной пластинчатой ​​аппозиции, которая формирует внутрипериодные линии.[1] Анти-P0 можно использовать для идентификации гранулярно-клеточных опухолей, происходящих из шванновских клеток. [11]

Свет для микроскопии

Под световой микроскопией видны ядра шванновских клеток и миелиновая оболочка, а также их базальные пластинки и связанные аксоны. [12] Как световая, так и электронная микроскопия демонстрируют миелиновые оболочки различной толщины в зависимости от экспрессии нейрегулина аксоном. Более сильно миелинизированные аксоны могут иметь более 40 ламелл, что видно по чередованию внутрипериодных и плотных линий.Внутрипериодные линии демонстрируют наложение внеклеточных поверхностей компактных ламелей плазматической мембраны шванновской клетки. Плотные линии демонстрируют близкое расположение цитоплазматических поверхностей мембраны компактного миелина [1].

Microscopy Electron

С помощью просвечивающей электронной микроскопии можно четко визуализировать пластинчатую структуру и цитоплазматический состав шванновских клеток, включая митохондрии, микротрубочки и микрофиламенты. Тетроксид осмия используется для окрашивания миелина, что позволяет четко отличать темный (осмиофильный) миелин миелинизирующих шванновских клеток от более светлых мембран немиелинизирующих шванновских клеток.Миелинизирующие шванновские клетки можно увидеть вокруг одиночного аксона с миелиновой оболочкой, хотя у него также могут быть немиелинизированные аксоны, связанные с его внешней цитоплазмой. Видны связки немиелинизированных аксонов, осевшие в цитоплазме немиелинизирующей шванновской клетки. Также можно визуализировать эндоневрий, рыхлые соединительнотканные оболочки, окружающие отдельные нервные волокна [12].

Патофизиология

Основными заболеваниями, поражающими шванновские клетки, являются демиелинизирующие или неопластические процессы.Заболевания, которые вызывают повреждение миелиновой оболочки в ПНС, влияя на функцию шванновских клеток и аксонов, называются периферическими демиелинизирующими заболеваниями. Различные повреждения, такие как генетические мутации, инфекции, травмы и аутоиммунные процессы, могут вызвать эту демиелинизацию и, в конечном итоге, нейродегенерацию. Синдром Гийена-Барре — редкое аутоиммунное периферическое демиелинизирующее заболевание, характеризующееся острым восходящим вялым параличом, который может быть опасным для жизни, если болезнь поражает дыхательные мышцы.Это часто связано с предшествующей инфекцией желудочно-кишечного тракта или дыхательных путей, особенно с C. jejuni и ассоциированными антителами против GM1 и GD1a. Связь с инфекцией и накоплением анти-ганглиозидных антител предполагает, что ганглиозидоподобные антигены, обнаруженные на C. jejuni , приводят к выработке антител, перекрестно реагирующих с миелинизирующими клетками ПНС. Гийен-Барре также может быть вызван другими патогенами, травмой, хирургическим вмешательством, лечением моноклональными антителами и, в редких случаях, вакцинацией.У пациентов обычно наблюдается слабость проксимальных мышц нижних конечностей. Наиболее распространенным вариантом Гийена-Барре является острая воспалительная демиелинизирующая полирадикулопатия (AIDP), которая гистологически проявляется сегментарной демиелинизацией с лимфоцитарной и моноцитарной инфильтрацией. [13] [14]

Болезнь Шарко-Мари-Тута (ШМТ) — редкое наследственное периферическое демиелинизирующее заболевание, чаще всего с аутосомно-доминантным наследованием. Несколько подтипов влияют на разные белки и могут влиять как на сенсорные, так и на двигательные нервы, но все они нарушают структуру и функцию шванновских клеток.PMP22 является наиболее часто поражаемым белком и вызывает CMT1A, что приводит к остановке роста шванновских клеток и аномальному количеству шванновских клеток между узлами Ранвье. CMT1 характеризуется сегментарной демиелинизацией и ремиелинизацией, что приводит к появлению кожи лука при биопсии и значительному снижению скорости проводимости нервов. [13] [15]

Сахарный диабет связан с гипергликемией, гиперлипидемией, артериальной гипертензией и нарушением передачи сигналов инсулина, что может повредить микрососудистую систему, что приводит к частому осложнению диабетической периферической нейропатии.Диабетическая невропатия возникает из-за повреждения шванновских клеток и аксонов как в сенсорных, так и в двигательных нервах. Шванновские клетки, по-видимому, более восприимчивы к прямому повреждению, вызванному гипергликемией. Напротив, нейроны обладают высокой метаболической активностью и лучше функционируют в гипергликемической среде, но подвержены большему риску дегенерации, вызванной гипоксией и потерей трофической поддержки со стороны шванновских клеток. Гипергликемия вызывает дисфункцию шванновских клеток, выработку активных форм кислорода, инициирование воспалительного каскада, нарушения проводимости аксонов и нарушение регенерации после повреждения нервов.[2]

Шванномы, нейрофибромы и злокачественные опухоли оболочек периферических нервов (MPNST) — все это неопластические состояния, которые возникают из-за шванновских клеток. Шванномы обычно представляют собой одиночные инкапсулированные поражения, состоящие исключительно из неопластических шванновских клеток. Шванномы не поражают ассоциированный нерв, но могут вызывать симптомы, вызванные масс-эффектом. Нейрофибромы и MPNST состоят из нескольких типов клеток, включая шванновские клетки, и обычно инфильтрируют связанный нерв. Нейрофибромы обычно возникают у пациентов с нейрофиброматозом 1 (NF1), аутосомно-доминантным заболеванием, вызванным мутацией в гене-супрессоре опухоли NF1 , который может присутствовать при дермальных и / или плексиформных нейрофибромах.Дермальные нейрофибромы — это гормоночувствительные опухоли, которые начинают появляться по мере того, как пациенты с NF1 вступают в половую зрелость, и эти опухоли практически не имеют злокачественного потенциала. Плексиформные нейрофибромы часто бывают врожденными, не чувствительны к гормонам и могут подвергаться злокачественной трансформации в MPNST. [16] [17]

Клиническая значимость

Гийен-Барре клинически проявляется симметричным восходящим параличом и парестезией, которые могут прогрессировать до одышки и удушья в течение нескольких часов или дней. Лечение благоприятное, а при искусственной вентиляции легких и мониторинге сердечных аритмий и других осложнений прогноз благоприятный: у пациентов, как правило, функция восстанавливается в течение 12 месяцев.[13] Чем раньше врач выявляет и лечит заболевание, тем лучше прогноз. В рандомизированных контролируемых исследованиях есть два варианта лечения, которые в настоящее время считаются стандартом лечения синдрома Гийена-Барре (СГБ). К ним относятся либо внутривенный иммуноглобулин (ВВИГ), либо плазмаферез. Считается, что ВВИГ действует за счет своего иммуномодулирующего действия; однако точный механизм остается неясным. Дозировка ВВИГ составляет 2 грамма / килограмм в течение 5 дней. [18] [Уровень I] Считается, что плазмаферез удаляет патогенные антитела, гуморальные медиаторы и белки комплемента, участвующие в патогенезе СГБ.Подобно ВВИГ, его точный механизм действия при лечении СГБ остается недоказанным. Пациент обычно получает плазмаферез в объеме за пять сеансов.

Пациенты с ШМТ могут иметь дистальную мышечную слабость, опущение стопы, подавленные или отсутствующие глубокие сухожильные рефлексы, атрофию мышц ниже колена и атрофию мышц возвышения тенара. CMT не сокращает продолжительность жизни, и менеджмент поддерживает [13] [15].

Диабетическая невропатия обычно возникает у пациентов с длительным диабетом как сенсорная нейропатия с потерей температуры, вибрации, прикосновения и болевых ощущений.Пациенты также могут иметь сопутствующую невропатическую боль. Повреждение нервов прогрессирует от мелких сенсорных волокон до крупных сенсорных волокон и до крупных моторных волокон, вызывая слабость, потерю функции и паралич. Поражение нервов также более выражено в дистальных отделах конечностей — характерный узор «чулок-перчатка». Лечение диабетической невропатии ограничивается симптоматическим лечением нейропатической боли и поддержанием эугликемии для предотвращения развития диабетической невропатии или замедления ее прогрессирования. [2]

Новообразования из шванновских клеток можно идентифицировать с помощью иммуногистохимии по маркерам шванновских клеток, таким как S-100.Тактика лечения варьируется от мониторинга и поддерживающей терапии при бессимптомных кожных нейрофибромах до хирургического вмешательства, химиотерапии и лучевой терапии при метастатических MPNSTs. [16] [17] [19] [20]

Рисунок

Ячейка Шванна. Изображение любезно предоставлено доктором Чайгасаме

Ссылки

1.
Зальцер Дж. Л., Зальц Б. Миелинизация. Curr Biol. 2016 24 октября; 26 (20): R971-R975. [PubMed: 27780071]
2.
Gonçalves NP, Vægter CB, Andersen H, Østergaard L, Calcutt NA, Jensen TS.Взаимодействие шванновских клеток с аксонами и микрососудами при диабетической невропатии. Nat Rev Neurol. 2017 Март; 13 (3): 135-147. [Бесплатная статья PMC: PMC73

] [PubMed: 28134254]

3.
Salzer JL. Миелинизация шванновских клеток. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015 г., 8 июня; 7 (8): a020529. [Бесплатная статья PMC: PMC4526746] [PubMed: 26054742]
4.
Feltri ML, Poitelon Y, Previtali SC. Как шванновские клетки сортируют аксоны: новые концепции. Невролог. 2016 июн; 22 (3): 252-65. [Бесплатная статья PMC: PMC5181106] [PubMed: 25686621]
5.
Jessen KR, Mirsky R, Lloyd AC. Шванновские клетки: развитие и роль в восстановлении нервов. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015 г. 8 мая; 7 (7): a020487. [Бесплатная статья PMC: PMC4484967] [PubMed: 25957303]
6.
Fix AS, Garman RH. Практические аспекты невропатологии: техническое руководство по работе с нервной системой. Toxicol Pathol. 2000, январь-февраль; 28 (1): 122-31. [PubMed: 10668998]
7.
Miko TL, Gschmeissner SE. Гистологические методы оценки миелиновых оболочек и аксонов нервных стволов человека.Biotech Histochem. 1994 Март; 69 (2): 68-77. [PubMed: 8204769]
8.
Möbius W, Nave KA, Werner HB. Электронная микроскопия миелина: сохранение структуры путем замораживания под высоким давлением. Brain Res. 2016 15 июня; 1641 (Pt A): 92-100. [PubMed: 267]
9.
Наказато Ю., Ишизеки Дж., Такахаши К., Ямагути Х. Иммуногистохимическая локализация белка S-100 в миобластоме из гранулированных клеток. Рак. 1982, 15 апреля; 49 (8): 1624-8. [PubMed: 6175391]
10.
Dupin E, Baroffio A, Dulac C, Cameron-Curry P, Le Douarin NM.Дифференцировка шванновских клеток в клональных культурах нервного гребня, о чем свидетельствуют моноклональные антитела против миелинового белка шванновских клеток. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1990 февраль; 87 (3): 1119-23. [Бесплатная статья PMC: PMC53422] [PubMed: 1967835]
11.
Mukai M. Иммуногистохимическая локализация белка S-100 и белков миелина периферических нервов (белок P2, белок P0) в гранулярно-клеточных опухолях. Am J Pathol. 1983 август; 112 (2): 139-46. [Бесплатная статья PMC: PMC17] [PubMed: 6192721]
12.
Gao H, You Y, Zhang G, Zhao F, Sha Z, Shen Y. Использование армированных волокном каркасов, совместно культивированных с шванновскими клетками и эндотелиальными клетками сосудов, для восстановления дефекта седалищного нерва кролика с васкуляризацией. Biomed Res Int. 2013; 2013: 362918. [Бесплатная статья PMC: PMC3893804] [PubMed: 244
]
13.
Камил К., Язид, доктор медицины, Идрус РБХ, Дас С., Кумар Дж. Периферические демиелинизирующие заболевания: от биологии к трансляционной медицине. Фронт Neurol. 2019; 10: 87. [Бесплатная статья PMC: PMC6433847] [PubMed: 30941082]
14.
Steck AJ, Czaplinski A, Renaud S. Воспалительные демиелинизирующие невропатии и невропатии, связанные с моноклональными гаммопатиями: обновление лечения. Нейротерапия. Октябрь 2008 г .; 5 (4): 528-34. [Бесплатная статья PMC: PMC4514701] [PubMed: 103]
15.
Фонтеш М. Шарко Болезнь Марии Зуба. Единичное расстройство? Int J Mol Sci. 2018 29 ноября; 19 (12) [Бесплатная статья PMC: PMC6321061] [PubMed: 30501086]
16.
Carroll SL. Молекулярные механизмы, способствующие патогенезу новообразований из шванновских клеток.Acta Neuropathol. 2012 Март; 123 (3): 321-48. [Бесплатная статья PMC: PMC3288530] [PubMed: 22160322]
17.
Zhu Y, Ghosh P, Charnay P, Burns DK, Parada LF. Нейрофибромы в NF1: происхождение шванновских клеток и роль среды опухоли. Наука. 2002 г. 03 мая; 296 (5569): 920-2. [Бесплатная статья PMC: PMC3024710] [PubMed: 11988578]
18.
Араньи З., Ковач Т., Сипос И., Берецки Д. Синдром Миллера Фишера: краткий обзор и обновление с акцентом на результаты электрофизиологии. Eur J Neurol.2012 Янв; 19 (1): 15-20, e1-3. [PubMed: 21631649]
19.
Staedtke V, Bai RY, Blakeley JO. Рак периферического нерва при нейрофиброматозе 1. Нейротерапия. 2017 Апрель; 14 (2): 298-306. [Бесплатная статья PMC: PMC5398990] [PubMed: 28349408]
20.
Gutmann DH, Ferner RE, Listernick RH, Korf BR, Wolters PL, Johnson KJ. Нейрофиброматоз 1 типа. Nat Rev Dis Primers. 2017 23 февраля; 3: 17004. [PubMed: 28230061]

Что такое шванновские клетки?

Перейти к:

Шванновские клетки представляют собой тип глиальных клеток периферической нервной системы, которые помогают формировать миелиновую оболочку вокруг нервных волокон.

Миелиновая оболочка нейрона. Шванновская клетка обволакивает и вращается вокруг аксона, образуя миелиновую оболочку, теперь аксон миелинизирован. Кредит: Tefi / Shutterstock

.

Что такое шванновские клетки?

Шванновские клетки происходят из нервного гребня и играют решающую роль в поддержании и регенерации моторных и сенсорных нейронов периферической нервной системы (ПНС). Они в основном необходимы для изоляции (миелинизации) и снабжения питательными веществами отдельных нервных волокон (аксонов) нейронов ПНС.Скорость аксональной проводимости увеличивается из-за миелинизации, которая, в свою очередь, необходима для передачи правильных электрических сигналов через нервную систему. Шванновские клетки являются абсолютной предпосылкой для регенерации нейронов ПНС. Существуют также немиелинизирующие шванновские клетки, которые необходимы для обеспечения питания и смягчения немиелинизированных аксонов.

Шванновские клетки. Структура нейролеммоцитов. Анатомия типичного нейрона человека. Кредит изображения: Designua / Shutterstock

Что касается развития шванновских клеток, нервный гребень, состоящий из мультипотентных клеток, дифференцируется в предшественников шванновских клеток, которые затем мигрируют и пролиферируют по трактам аксонов ПНС.После этого клетки-предшественники подвергаются клеточной дифференцировке с образованием незрелых шванновских клеток, которые в конечном итоге превращаются либо в миелинизирующие, либо в немиелинизирующие шванновские клетки.

И миелинизирующие, и немиелинизирующие клетки Шванна покрыты базальной пластинкой. Снаружи пластинка окружена слоем соединительной ткани, а именно эндоневрием, который содержит кровеносные сосуды, фибробласты и макрофаги. Тогда как внутренняя поверхность пластинки обращена к плазматической мембране шванновской клетки.

Как клетки Шванна образуют миелиновую оболочку?

Плазматическая мембрана шванновских клеток, содержащая большое количество липидов, образует миелиновую оболочку. Холестерин, присутствующий в плазматической мембране, необходим для сборки миелиновой оболочки. Как выживание, так и созревание предшественников шванновских клеток, а также степень миелинизации зависят от экспрессии нейрегулина типа III на поверхности аксонов.

Шванновские клетки миелинизируют аксоны большого диаметра, которые передают электрические сигналы с максимальной скоростью.Напротив, медленно проводящие аксоны расположены вместе, образуя пучкообразные структуры, которые поглощаются немиелинизирующими шванновскими клетками.

Основы 3: Шванновские клетки (нейротех) Играть

Шванновские клетки и регенерация аксонов

Шванновские клетки играют жизненно важную роль в регенерации аксонов. Любое повреждение аксона может привести к гибели клеток и дегенерации аксонов. При травме шванновские клетки и макрофаги привлекаются к месту повреждения, чтобы удалить мертвые клетки и способствовать регенерации аксонов.Механически шванновские клетки способствуют привлечению макрофагов, вызывая распад миелина и увеличивая экспрессию цитокинов, таких как фактор некроза опухоли альфа. Кроме того, шванновские клетки индуцируют регенерацию аксонов и выживание нервных клеток за счет увеличения экспрессии широкого спектра факторов роста, таких как нейротрофины, трансформирующий фактор роста- бета , нейротрофический фактор линии глиальных клеток, эпидермальные факторы роста и тромбоциты. -производный фактор роста. Они также секретируют молекулы внеклеточного матрикса, такие как ламинин и коллаген, и молекулы клеточной адгезии для поддержки процесса регенерации.Рост аксонов управляется сигналами, предоставляемыми просветом базальной пластинки шванновских клеток.

Патофизиология, связанная с шванновскими клетками

Нарушение функционирования шванновских клеток в основном связано с демиелинизирующими заболеваниями, такими как рассеянный склероз. В ПНС различные инсульты, включая генетические мутации, травмы, аутоиммунные реакции и инфекции, могут нарушать процесс миелинизации и влиять на функции шванновских клеток и аксонов. В конечном итоге это может привести к нейродегенерации.

Многие периферические демиелинизирующие заболевания, включая болезнь Шарко-Мари-Тута (CMT), связаны со структурными и функциональными нарушениями шванновских клеток. В CMT PMP22 является наиболее часто влияющим белком, который вызывает остановку роста шванновских клеток и снижение количества шванновских клеток. Это состояние характеризуется сегментарной демиелинизацией и ремиелинизацией, что связано со снижением скорости нервной проводимости.

Диабетическая невропатия — еще одно заболевание, связанное с повреждением шванновских клеток как в сенсорных, так и в двигательных нервах.Гипергликемия (высокий уровень глюкозы в крови), связанная с сахарным диабетом, является основным фактором, вызывающим повреждение шванновских клеток. Потеря трофической поддержки со стороны шванновских клеток впоследствии увеличивает риск нейродегенерации.

Помимо демиелинизирующих заболеваний, несколько опухолевых заболеваний связаны с повреждением шванновских клеток. Такие заболевания включают шванномы, нейрофибромы и злокачественные опухоли оболочек периферических нервов. Из этих заболеваний шванномы обычно связаны с опухолевыми поражениями шванновских клеток; тем не менее, это заболевание является доброкачественным и не затрагивает соседние нервные волокна.

Дополнительная литература

границ | Успех и неудача ответа шванновских клеток на повреждение нерва

Введение: Обзор шванновских клеток и травм нервов

Исследование шванновских клеток неповрежденных нервов выявило два удивительно разных типа клеток. Одна из них — довольно незаметная клетка Ремака или немиелиновая клетка Шванна. Эти клетки охватывают все аксоны малого диаметра, включая многие сенсорные аксоны и важнейшие аксоны вегетативной нервной системы.Аксоны лежат в углублениях на поверхности клетки, и у грызунов каждая клетка обычно покрывает несколько аксонов, хотя в нервных окончаниях человека часто встречается один аксон на клетку Ремака. Более крупные аксоны, включая некоторые сенсорные аксоны и аксоны мотонейронов, окружены миелиновыми шванновскими клетками. Они в 2–3 раза длиннее, чем клетки Ремака, и намного крупнее, содержат миелиновую оболочку, которая образована мембраной шванновских клеток, многократно оборачивающейся вокруг аксона и конденсирующейся, образуя компактную миелиновую манжету вокруг аксона.

И Ремак, и миелиновые клетки покрыты базальной пластинкой, за пределами которой находится соединительная ткань, эндоневрий, который содержит фибробласты, кровеносные сосуды и несколько макрофагов и в конечном итоге окружен многослойной клеточной трубкой, периневрием (рис. 1). Это собрание называется пучком. Маленькие нервы однообразны, в то время как большие нервы содержат множество пучков, связанных вместе соединительной тканью, эпиневрием.

Рисунок 1 .Схематическое изображение неповрежденного и поврежденного нерва. Каждая диаграмма показывает один пучок и его основные клеточные составляющие. Красная линия: базальная пластинка шванновских клеток (базальная пластинка, связанная с периневрием и кровеносными сосудами, не показана), P, периневрий; R — ячейка Ремака Шванна; M — миелиновая клетка Шванна; F, фибробласт; E соединительная ткань эндоневрия, Ма, макрофаг; BB, полоса Бангнера, содержащая поперечные профили нескольких репарационных клеток и окруженная базальной пластинкой.

Хотя считается, что обе шванновские клетки обеспечивают аксоны метаболической и трофической поддержкой, только миелиновые клетки играют ключевую роль в ускорении проведения нервных импульсов.Ремак и миелиновые клетки также экспрессируют некоторые общие белки, такие как S100, классический маркер шванновских клеток, в то время как каждая клетка обладает характерным молекулярным профилем (обзор у Jessen and Mirsky, 2005, 2016; Glenn and Talbot, 2013; Brosius Lutz, Barres, 2014; Monk et al., 2015). Таким образом, клетки Remak экспрессируют несколько маркеров, обнаруженных также на развивающихся шванновских клетках, таких как молекула адгезии нервных клеток (NCAM), рецептор нейротрофина p75 (p75NTR) и глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP) и L1 NCAM.С другой стороны, миелиновые клетки экспрессируют широкий спектр молекул, которые связаны с синтезом, поддержанием или структурой миелиновой оболочки. Это включает в себя основной фактор транскрипции промиелина Egr2 (Krox20), высокие уровни ферментов, контролирующих синтез холестерина, структурные белки, такие как нулевой миелиновый белок (MPZ) и основной белок миелина (MBP), а также связанные с мембраной белки, такие как миелин-ассоциированный гликопротеин. (MAG), PMP22 и периаксин.

Какими бы разными ни были клетки Ремака и миелина, эти клетки, тем не менее, происходят в процессе развития из общей клетки, незрелой шванновской клетки, присутствующей в нервах грызунов в перинатальном периоде (Рис. 2).Эти клетки, в свою очередь, происходят из отдельной глиальной клетки эмбриональных нервов, предшественника шванновской клетки. Превращение предшественников шванновских клеток в шванновские клетки контролируется факторами транскрипции, такими как AP2α, Zeb2 и Notch, и внеклеточными сигналами, включая эндотелин и нейрегулин, связанный с аксоном, который необходим для выживания предшественников (обзор: Jessen and Mirsky, 2005; Jessen et al., 2015b; Quintes, Brinkmann, 2017).

Рисунок 2 . Основные переходы в линии шванновских клеток во время развития и после травмы.Черные непрерывные стрелки показывают нормальное развитие. Красные стрелки показывают реакцию на повреждение шванновских клеток. Черные пунктирные стрелки показывают постремонтную реформацию клеток Remak и миелина (с разрешения Jessen et al., 2015b).

Предшественники шванновских клеток однозначно проявляют глиальный фенотип, выражая характерные глиальные особенности, такие как обволакивание аксонов внутри нервов и экспрессию мРНК, ассоциированных с шванновскими клетками, таких как те, которые кодируют главный миелиновый белок MPZ и пустынный еж (Dhh).Интересно, однако, что эти клетки также сохраняют одну примечательную особенность клеток нервного гребня, из которых они происходят, а именно, они обладают широким потенциалом развития. Таким образом, предшественники шванновских клеток дают начало таким клеткам, как меланоциты, эндоневральные фибробласты и нейроны, в дополнение к шванновским клеткам во время эмбрионального развития (обзор Jessen et al., 2015b; Kastriti and Adameyko, 2017).

Одним из наиболее интересных биологических свойств шванновских клеток является их пластичность (см. Обзор в Boerboom et al., 2017; Castelnovo et al., 2017; Джейкоб, 2017; Ма и Сварен, 2018). Фенотип, принятый шванновскими клетками, такой как фенотипы Ремака или миелина, описанные выше, сильно зависит от сигналов в клеточной среде. Таким образом, все доказательства указывают на то, что если клетка Remak находится в контакте с аксоном большого диаметра, она принимает фенотип миелина и, наоборот, миелиновая клетка превращается в клетку Remak, если она связана с аксонами малого диаметра. Эта фенотипическая нестабильность может предрасполагать шванновские клетки к демиелинизирующему заболеванию, поскольку миелиновые шванновские клетки могут относительно легко регрессировать от поддержания миелина в ответ на мутации, нарушающие клеточный гомеостаз.После повреждения нерва пластичность шванновских клеток и готовность реагировать на сигналы окружающей среды сначала помогают обеспечить нервы сильным регенеративным потенциалом, но в более поздние сроки после травмы эти особенности способствуют регенеративной недостаточности, так как поддерживающие восстановление шванновские клетки не поддерживаются в течение длительного времени. требуется для восстановления нервов у людей.

После повреждения нерва шванновские клетки дистальнее поврежденной области теряют контакт с аксонами, поскольку они дегенерируют. Это представляет собой радикальное изменение сигнальной среды, поскольку ключевые сигналы для контроля фенотипа шванновских клеток исходят от аксонов.Впоследствии дальнейшее изменение обеспечивается коктейлем биоактивных факторов, секретируемых макрофагами, которые в большом количестве проникают в поврежденные нервы. В ответ на эти возмущения шванновские клетки проявляют удивительно удачный ответ. Это превращение клеток Ремака и миелина в их исходных трубках базальной пластинки в фенотип шванновских клеток, восстанавливающих шванновских клеток, которые специализируются на стимулировании регенерации (обзор у Jessen and Mirsky, 2016; Рисунок 2). Эти клетки выполняют программу восстановления, частично перекрывающуюся последовательность фенотипических изменений, включая аутофагию миелина, экспрессию цитокинов, которые вызывают макрофаги для более поздних стадий клиренса миелина, активацию экспрессии трофического фактора и клеточное удлинение и разветвление с образованием треков регенерации, называемых полосами Бангнера. .Таким образом, восстанавливающие клетки очищают миелин, поддерживают выживание поврежденных нейронов, регенерацию аксонов и иннервацию мишени. Это клетки, присутствующие в дистальной культе поврежденных нервов, по которым регенерирующие аксоны перемещаются после травмы, часто в течение месяцев или даже лет у людей из-за медленной скорости роста аксонов.

Одна из основных проблем репарации нервов человека заключается в том, что фенотип репаративных клеток нестабилен, но со временем исчезает, поскольку клетки не могут поддерживать экспрессию трофических факторов, способствующих росту аксонов, вероятно, из-за постепенных изменений сигнальной среды внутри хронически денервированная дистальная культя (обзор Höke, 2006b; Sulaiman and Gordon, 2009).Кроме того, популяция репарационных клеток нестабильна, их количество в конечном итоге снижается до очень низкого уровня. Причины ухудшения репарационных клеток плохо изучены, хотя в этот процесс вовлечены факторы транскрипции STAT3 и c-Jun.

Важно отметить, что нейроны ПНС также реагируют на повреждение аксонов, активируя обширную генную программу, которая способствует регенерации аксонов, ответ, который обычно называют ответом клеточного тела или сигналом переключения режима роста (Allodi et al., 2012; Blesch et al., 2012; рассмотрено в Fu and Gordon, 1997; Дорон-Мандель и др., 2015).

Следовательно, в ответ на повреждение и нейроны, и шванновские клетки переходят в клеточные состояния, которые специализируются на борьбе с повреждениями и ускорении заживления. Сравнимое перепрограммирование дифференцированных клеток в ответ на повреждение также можно увидеть в других системах. Это включает в себя превращение фибробластов в миофибробласты во время заживления ран и пигментированных эпителиальных клеток в клетки хрусталика глаза, превращение поддерживающих клеток в волосковые клетки в ухе, гепатоцитов в эпителиальные клетки желчных протоков в печени и эндокринных α в β-клетки в островках поджелудочной железы.Во всех этих случаях дифференцированные клетки изменяют идентичность, чтобы способствовать гомеостазу и восстановлению тканей. Поэтому этот тип изменения получил название адаптивного клеточного перепрограммирования (обзор Jessen et al., 2015a).

В конце концов, аксоны, которые успешно регенерировали, побуждают окружающие репарационные клетки снова принимать фенотипы Ремака и миелина, тем самым восстанавливая нерв до его функционального состояния. Таким образом, восстанавливающие шванновские клетки представляют собой временную популяцию, которая существует только тогда, когда они необходимы.

Теперь мы обсудим некоторые из вопросов, затронутых выше, более подробно.

Реакция на повреждение шванновских клеток: создание ремонтных клеток

К сожалению, у людей большинство повреждений нервов связано с перерезкой нерва, а не с более легко восстанавливаемым раздавливанием нерва. После раздавливания нерва базальная пластинка вокруг каждого аксона / единицы шванновской клетки остается неповрежденной, а аксон остается в своей трубке базальной пластинки, когда он растет через место повреждения, достигая дистальной культи. Следовательно, у него есть благоприятная возможность воссоединиться с исходной тканью-мишенью и восстановить функцию.

Напротив, после разреза соединительная ткань и трубки базальной пластинки разрушаются. Единицы регенерации, состоящие из аксонов, сопровождаемых шванновскими клетками, растут через тканевой мост, который образуется между проксимальной и дистальной культи нерва. В результате сложной передачи сигналов между аксонами, шванновскими клетками и макрофагами с участием таких факторов, как Sox2, эфрин-B / EphB2 и TGFb, и управления фибробластами и кровеносными сосудами, аксоны регенерируют через мост, чтобы встретить шванновские клетки, которые растут из рассеченный конец дистальной культи (Parrinello et al., 2010; Каттин и др., 2015; Clements et al., 2017; рассмотрено в Cattin and Lloyd, 2016). Таким образом, в перерезанных нервах непрерывность между проксимальной культей и мишенью нарушается, и аксоны с гораздо меньшей вероятностью попадут в свои исходные трубки базальной пластинки и ткани-мишени, что ставит под угрозу надлежащее восстановление функции (Morris et al., 1972; Friede and Bischhausen, 1980; Meller, 1987; Barrette et al., 2008). Стандартным клиническим лечением является повторное прикрепление культи проксимального и дистального нервов.Хотя при этом остается только микроскопическая щель, которую необходимо заполнить мостиком, проблема аксонов, обнаруживающих свои исходные трубки базальной пластинки, остается (Witzel et al., 2005). Эта проблема усугубляется, когда обширные травмы восстанавливаются путем введения нервного трансплантата или искусственной вставки (рис. 3). Интересные и сложные клеточные взаимодействия в области моста не будут здесь подробно обсуждаться (для обзора см. Cattin and Lloyd, 2016).

Рисунок 3 . Основные клеточные и тканевые компоненты регенерирующих нервов.Ремонтные ячейки в полосах Bungner показаны темно-оранжевым цветом (e). Голубым цветом показаны шванновские клетки тканевого моста, некоторые из которых мигрируют из дистальной культи (c), а другие сопровождают регенерирующие аксоны, формируя регенерационные единицы (a). Не показана базальная пластинка, которая покрывает клетки Шванна в проксимальной культи и полосы Бангнера в дистальной культе. Мостовые клетки Шванна получают важные сигналы от кровеносных сосудов (b), фибробластов и макрофагов (d). Также показано положение вставленного регенерационного канала (хотя клеточные события в нем будут зависеть от природы канала; с разрешения Jessen and Arthur-Farraj, 2019).

Не имеет значения, прерваны ли аксоны в результате раздавливания или разрезания, в дистальной культе ответ шванновских клеток на повреждение аналогичен. В обоих случаях он превращает клетки Ремака и миелина для восстановления поддерживающих шванновских клеток. Ответ на повреждение шванновских клеток имеет два основных компонента и будет обсуждаться только с точки зрения миелиновых шванновских клеток, хотя аналогичные принципы, вероятно, применимы к ответу клеток Ремака. Обращение к дифференцировке миелина представляет собой один компонент.Гены, кодирующие Egr2 (Krox20), связанные с холестерином ферменты и связанные с миелином белки MPZ, MBP, MAG и периаксин, подавляются. Напротив, молекулы, которые характеризуют развивающиеся клетки Шванна и взрослые клетки Remak, включая NCAM, p75NTR, GFAP и L1, подвергаются повышенной регуляции (см. Обзор Chen et al., 2007; Jessen and Mirsky, 2008; Martinez et al., 2015; Boerboom et al. др., 2017).

Вторая важная часть реакции на повреждение — это появление набора поддерживающих репарацию характеристик, которые не видны или не видны в приглушенной форме в шванновских клетках в нормальных зрелых нервах или в шванновских клетках в развивающихся нервах.Этот ремонтный компонент реагирования включает в себя ряд элементов (рассмотрено у Jessen and Mirsky, 2016).

1. Факторы, которые способствуют выживанию поврежденных нейронов и удлинению аксонов, активируются. К ним относятся нейротрофические факторы и поверхностные молекулы, такие как нейротрофический фактор линии глиальных клеток (GDNF), артемин, нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), нейротрофин-3 (NT3), фактор роста нервов (NGF), фактор роста эндотелия сосудов ( VEGF), эритропоэтин, FGF, плейотропин, N-кадгерин и p75NTR (Grothe et al., 2006; Фонтана и др., 2012; Brushart et al., 2013; рассмотрено в Boyd and Gordon, 2003; Чен и др., 2007; Шейб и Хёке, 2013; Вуд и Маккиннон, 2015).

2. Активируется врожденный иммунный ответ. Это включает активацию цитокинов, включая фактор некроза опухоли α (TNFα), интерлейкин-1α (Il-1α), Il-1β, фактор ингибирования лейкемии (LIF), хемотаксический белок моноцитов-1 (MCP-1) и толл-подобные рецепторы. клетками Шванна в дистальной культи (обзор Martini et al., 2008; Rotshenker, 2011).Это позволяет восстанавливать шванновские клетки, привлекать макрофаги и другие клетки иммунной системы, такие как нейтрофилы, к нерву, способствуя регенерации нервов несколькими способами. Цитокины, включая IL-6 и LIF, привлекают макрофаги к нерву, но также действуют непосредственно на нейроны, способствуя росту аксонов (Hirota et al., 1996; Cafferty et al., 2001; обзор у Bauer et al., 2007). Дополнительным устойчивым источником цитокинов являются макрофаги, поражающие нервы и ганглии. Они также способствуют васкуляризации нервного моста между проксимальной и дистальной культи (Barrette et al., 2008; Ниеми и др., 2013; Cattin et al., 2015). Макрофаги также взаимодействуют с шванновскими клетками для разрушения миелиновых остатков (см. Ниже; обзор у Hirata and Kawabuchi, 2002; Rotshenker, 2011).

3. Шванновские клетки пролиферируют, а затем претерпевают поразительное примерно трехкратное удлинение, поскольку они образуют дорожки регенерации, полосы Бангнера, которые необходимы для направления аксонов обратно в свои целевые области (см. Ниже). Эти структурные изменения являются компонентом ремоделирования ткани, в результате которого дистальная культя превращается в совокупность регенерирующих треков (Gomez-Sanchez et al., 2017).

4. Ремонтные клетки активируют независимую от mTOR аутофагию, миелинофагию, чтобы разрушить свою миелиновую оболочку, которая является избыточной после дегенерации аксонов (Gomez-Sanchez et al., 2015; Suzuki et al., 2015; Jang et al., 2016; Brosius Lutz et al., 2017).

Свойства ремонтных ячеек

Ремонтные клетки Шванна демонстрируют отчетливый молекулярный профиль

По крайней мере, два гена, Olig 1, Shh , дифференцируют репаративные клетки из миелиновых и ремак-клеток, а также из незрелых шванновских клеток и предшественников шванновских клеток в эмбриональных нервах.Эти гены сильно активируются c-Jun в шванновских клетках поврежденных нервов. Эти гены являются отличительными маркерами репарации шванновских клеток, поскольку они экспрессируются de novo после повреждения. Это также относится к GDNF , за исключением того, что этот ген обнаруживается в эмбриональных предшественниках шванновских клеток, хотя до рождения он подавляется (Lu et al. al., 2000; Zhou et al., 2000; Piirsoo et al., 2010; Arthur-Farraj et al., 2012; Fontana et al., 2012; Lin et al., 2015).

Кроме того, при скрининге экспрессии генов было обнаружено более сотни генов, которые были значительно активированы или подавлены в дистальном отделе культи после повреждения, хотя они не регулировались во время развития, так как они присутствовали на аналогичных уровнях в развивающихся и здоровых нервах взрослых. .Большинство этих генов активируются в результате травмы. Это выявляет значительную группу генов, которые специфически активируются в поврежденных нервах и, следовательно, являются кандидатами в маркеры для репаративных клеток (Bosse et al., 2006).

Сроки и программа ремонта

Различные компоненты программы ремонта не включаются синхронно. Вместо этого каждый из них достигает пика экспрессии в разное время после травмы. Например, уровни белка цитокинов, таких как Il-1β и TNFα, достигают пика в течение 1 дня после травмы, но резко снижаются через 3 дня (Rotshenker, 2011), аутофагия высока через 5 дней и снижается после этого (Gomez-Sanchez et al. ., 2015), уровень белка GDNF достигает пика примерно через 1 неделю после травмы, а BDNF максимально экспрессируется через 2–3 недели (Eggers et al., 2010). Фактор транскрипции c-Jun, который является важным регулятором программы восстановления (см. Ниже), активируется в течение нескольких часов после травмы, но уровни белка c-Jun продолжают увеличиваться в течение как минимум 7-10 дней, а клеточное удлинение продолжается как минимум Через 4 недели после травмы (Gomez-Sanchez et al., 2017). Таким образом, программа ремонта представляет собой временную последовательность событий, которые перекрываются и взаимодействуют для поддержки ремонта.

Удлинение и разветвление ремонтных клеток

Одной из кардинальных особенностей шванновских клеток является их расширенная морфология, особенность, которая часто связана с необходимостью вытягиваться, чтобы покрыть удлиненные аксоны. Однако шванновские клетки, которые теряют контакт с дегенерирующими аксонами дистальной культи, не укорачиваются. Скорее, исследования по отслеживанию клонов показали, что потеря аксонального контакта запускает поразительное клеточное удлинение (Gomez-Sanchez et al., 2017). Через неделю после перерезки нерва без регенерации клетки Ремака удвоились в длине, а через 4 недели после травмы они в три раза длиннее, чем клетки Ремака в интактных нервах.Точно так же миелиновые клетки удвоились в длину через 4 недели после травмы. Потеря аксонального контакта также побуждает клетки к ветвлению. Около 50% и 30% репарационных клеток, происходящих из клеток Ремака и миелина, соответственно, образуют ответвления, которые часто бывают длинными и лежат параллельно главной оси клетки (Gomez-Sanchez et al., 2017; Рисунок 4).

Рисунок 4 . Миелин, ремакирование и восстановление шванновских клеток после генетической маркировки in vivo . Зеленым цветом показаны миелиновые клетки и клетки Ремака средней длины, так как они появляются в неповрежденном нерве.Красным цветом показан пример длинной разветвленной восстанавливающей клетки (созданной из миелиновой клетки), перерезанной через 4 недели без реиннервации. Все ячейки показаны в масштабе. Также представлена ​​схематическая диаграмма репаративной клетки и сборки этих клеток с образованием полосы Бангнера, заключенной в базальную пластинку и содержащей регенерирующий аксон (синим цветом). На электронной микрофотографии показан поперечный разрез полосы Бангнера (красное изображение напечатано с разрешения Gomez-Sanchez et al., 2017). Масштабная линейка: 1 мкм.

Это исследование также обратилось к двум давним предположениям о шванновских клетках.Во-первых, клетки Ремака и миелина генерируют клетки, обнаруженные в полосах Бангнера поврежденных нервов, и, во-вторых, клетки Бангнера, в свою очередь, генерируют миелиновые клетки, обнаруженные в регенерированных нервах. Эти фундаментальные предположения были подтверждены непосредственно с использованием методов отслеживания происхождения (Gomez-Sanchez et al., 2017). Это позволило изучить репаративные клетки из клеток Ремака и миелиновых клеток по отдельности и позволило идентифицировать потомство репарационных клеток, полученных из миелиновых клеток, среди клеток, которые ремиелинизируют нервы после регенерации.Это показало, что повторная миелинизация включает в себя заметное примерно семикратное укорачивание клеток, поскольку удлиненные репарационные клетки оборачивают аксоны, генерируя типично короткие миелиновые междоузлия регенерированных нервов.

Хотя Remak и миелиновые клетки имеют резко различающуюся структуру, они генерируют репарационные клетки с во многом сходной морфологией. Чрезвычайно удлиненная и разветвленная структура этих клеток отличает репарационные клетки от других клеток в линии шванновских клеток. Эта морфология также способствует созданию непрерывных и надежных треков регенерации за счет максимального перекрытия клеток в пределах каждой полосы Бангнера.

Миелиновый клиренс

В отличие от ЦНС, периферические нервы способны очищать избыточный миелин после дегенерации аксонов, функция, которая, как широко считается, способствует регенерации из-за ингибирующей рост природы миелина (Kang and Lichtman, 2013; обзор в Hirata and Kawabuchi, 2002; Ротшенкер, 2011). Нервы очищают миелин двумя различными механизмами. Во-первых, шванновские клетки переключаются с поддержания миелина на активное разрушение собственных миелиновых оболочек посредством механизма миелиновой аутофагии (Gomez-Sanchez et al., 2015; Судзуки и др., 2015; Jang et al., 2016; Brosius Lutz et al., 2017). Этот процесс доставляет миелин в лизосомы шванновских клеток для деградации после интернализации миелина в форме миелиновых овоидов (Jung et al., 2011) и образования меньших цитоплазматических фрагментов миелина. Считается, что около 50% всего миелина расщепляется шванновскими клетками (Perry et al., 1995). Во-вторых, остатки миелина фагоцитируются и разрушаются шванновскими клетками и, в частности, макрофагами, которые постепенно проникают в поврежденные нервы, рекрутируясь за счет экспрессии цитокинов репаративных клеток, упомянутой выше.

Контроль образования ремонтных ячеек

Ремонтные клетки Шванна контролируются специальными сигнальными механизмами

В регуляции реакции на повреждение шванновских клеток участвует ряд механизмов. Важно отметить, что стало ясно, что это включает регуляторные механизмы, которые избирательно действуют в репарационных клетках и выполняют лишь незначительную или необнаруживаемую функцию в развивающихся шванновских клетках. Это относится к факторам транскрипции c-Jun и STAT3, которые будут обсуждаться в следующих разделах.Регуляция триметилирования гистона h4K27 представляет собой другой селективный механизм, который, по-видимому, не участвует в значительной степени в контроле развития шванновских клеток (Ma et al., 2016). Однако в ответ на повреждение активации нескольких генов, связанных с повреждением, способствует удаление репрессивного триметилирования гистоновой метки h4K27 в их промоторных областях в сочетании с усилением метилирования активной гистоновой метки h4K4. В то же время активное ацетилирование гистоновой метки h4K27 теряется энхансерами генов миелина по мере ослабления их экспрессии (Hung et al., 2015; Ma et al., 2016). Важную избирательную роль в репарации клеток также играет белок-супрессор опухолей Мерлин. Специфическая инактивация мерлина шванновскими клетками оказывает серьезное неблагоприятное воздействие на функцию репаративных клеток, регенерацию аксонов и повторную миелинизацию, но лишь незначительно влияет на развитие шванновских клеток (Mindos et al., 2017). Вместе с c-Jun и STAT3 эти события метилирования гистонов, описанные выше, и мерлин представляют собой механизмы регуляции генов, которые избирательно контролируют репарационные клетки и, по-видимому, не имеют значения для развивающихся шванновских клеток.

Другие сигналы, которые контролируют реакцию на повреждение шванновских клеток

Положительные регуляторы образования или функции репарационных клеток включают Notch (Woodhoo et al., 2009), Sox2 (Parrinello et al., 2010; Roberts et al., 2017), gpr126 (Mogha et al., 2016), TGFb (Morgan et al., 1994; Stewart et al., 1995; Cattin et al., 2015; Clements et al., 2017) и ERK1 / 2, хотя его функция сложна, поскольку активация ERK1 / 2 также необходима для синтеза миелина. (Harrisingh et al., 2004; Fischer et al., 2008; Ньюберн и др., 2011; Наполи и др., 2012; Sheean et al., 2014; Cervellini et al., 2018; рассмотрено в Monk et al., 2015; Джессен и Мирский, 2016; Boerboom et al., 2017). Фактор транскрипции Zeb2 необходим для нормальной ремиелинизации после повреждения, но, по-видимому, не важен для генерации репаративных клеток (Quintes et al., 2016; Wu et al., 2016). Toll-подобные рецепторы участвуют в повышающей регуляции цитокинов, рекрутировании макрофагов и клиренсе миелина после повреждения, в то время как путь mTORC1 также участвует в клиренсе миелина и необходим для эффективной экспрессии генов c-Jun и других репаративных клеток после повреждения (Boivin и другие., 2007; Norrmén et al., 2018). Значение этих белков для регенерации аксонов неясно.

Отрицательная регуляция репарационных клеток осуществляется гистондеацетилазой 2 (HDAC2), которая активируется после повреждения, подавляя c-Jun и задерживая образование репарационных клеток. Следовательно, ингибирование HDAC2 представляет собой потенциальный путь для улучшения регенерации, поскольку регенерация ускоряется, когда HDAC2 инактивирован, хотя ремиелинизация нарушается (Brügger et al., 2017; Jacob, 2017).

Значительное внимание было уделено потенциальной роли нейрегулина в повреждении нервов. Шванновские клетки в перерезанных нервах повышают экспрессию рецепторов ErbB2 / 3 и изоформ нейрегулина-1 I / ll (Carroll et al., 1997; Stassart et al., 2013; Ronchi et al., 2016). Однако удивительно, что нейрегулин-1 не участвует в индуцированной повреждением пролиферации шванновских клеток и рекрутировании макрофагов, а распад миелина кажется нормальным в нервах без нейрегулина (Atanasoski et al., 2006; Fricker et al., 2013). Другое неожиданное открытие заключается в том, что даже после удаления нейрегулина-1 как из шванновских клеток, так и из аксонов, ремиелинизация регенерированных нервов после повреждения в конечном итоге становится нормальной после значительной задержки (Fricker et al., 2013; Stassart et al., 2013). Это контрастирует с развитием, поскольку neuregulin-1, экспрессируемый аксонами, необходим для миелинизации посредством развивающихся шванновских клеток (Birchmeier and Nave, 2008). При развитии другой формы отклонения репарация нейрегулин-1, полученного из шванновских клеток, играет важную роль в ускорении повторной миелинизации после повреждения, скорее всего, через аутокринную сигнальную петлю, в то время как нейрегулин-1, полученный из шванновских клеток, не важен для миелинизации в процессе развития ( Stassart et al., 2013). Таким образом, участие neuregulin-1 в контроле миелинизации различается между репаративными шванновскими клетками и развивающимися клетками.

Инактивация нейрегулина-1 в аксонах и шванновских клетках приводит к медленной регенерации аксонов после повреждения. Это предполагает, что эндогенная передача сигналов нейрегулина через рецепторы ErbB2 / 3 в репарационных клетках способствует фенотипу репарации и увеличивает способность этих клеток поддерживать рост аксонов, но прямые доказательства этого механизма действия отсутствуют.Тем не менее фармакологическое усиление передачи сигналов нейрегулина может служить инструментом для стимулирования восстановления нервов, поскольку усиленная экспрессия ErbB2 шванновских клеток и экзогенно применяемый нейрегулин увеличивают регенерацию аксонов in vivo (Ronchi et al., 2013; Han et al., 2017; обзор в Gambarotta et al., 2013).

Функция c-Jun в ремонтных ячейках

Фактор транскрипции c-Jun играет решающую роль в ответе на повреждение шванновских клеток (Jessen and Mirsky, 2016).Уровни c-Jun низкие в неповрежденных нервах, но быстро и сильно повышаются при травме (De Felipe and Hunt, 1994; Shy et al., 1996). Когда это предотвращается, путем избирательной инактивации c-Jun в шванновских клетках у трансгенных мышей (c-Jun cKO мышей) регенерация аксонов и восстановление функции после травмы резко нарушаются. Неповрежденные нервы у этих мышей в основном нормальные. Это указывает на то, что c-Jun не важен для развития шванновских клеток и что роль этого актора транскрипции ограничивается контролем ответа шванновских клеток на повреждение нервов (Arthur-Farraj et al., 2012).

Нарушение регенерации у c-Jun cKO мышей связано с важной функцией c-Jun в репрограммировании шванновских клеток, вызванном повреждением. c-Jun прямо или косвенно влияет на уровни экспрессии по крайней мере 172 генов из ~ 4000 генов, которые изменяют экспрессию в шванновских клетках после повреждения. Это дает c-Jun значительный контроль над обеими частями реакции на повреждение шванновских клеток, дедифференцировкой миелиновых клеток и активацией программы восстановления (Arthur-Farraj et al., 2012, 2017).c-Jun способствует де-дифференцировке, поскольку он необходим для нормального подавления генов миелина после травмы. Среди них гены, кодирующие фактор транскрипции Egr2 (Krox20) , главный регулятор программы миелина, и гены MPZ и MBP . Негативная регуляция гена с помощью c-Jun и его перекрестные антагонистические отношения с Egr2 (Krox20) были изучены до того, как было обнаружено его значение для регенерации, и помогли породить идею о том, что c-Jun в сочетании с группой других регуляторов транскрипции , включая Notch, Sox2, Id2 и Pax3, функционировали как негативные регуляторы миелинизации (Kioussi et al., 1995; Паркинсон и др., 2004, 2008; Le et al., 2005; Доддрелл и др., 2012; Fazal et al., 2017; Флорио и др., 2018; рассмотрено в Jessen and Mirsky, 2008). Хотя эти гены могут быть важны для изменения скорости или начала миелинизации в развивающихся нервах, ключевая роль опосредованного c-Jun подавления гена in vivo , по-видимому, заключается в том, чтобы помочь подавить экспрессию гена миелина во взрослых нервах после травма, повреждение.

c-Jun также способствует нормальной активации программы восстановления, которую он контролирует несколькими важными способами (Arthur-Farraj et al., 2012; Fontana et al., 2012). Во-первых, в отсутствие шванновских клеток c-Jun (c-Jun cKO мышей) важные трофические факторы и белки клеточной поверхности, которые поддерживают выживание и рост аксонов, не могут быть в норме усилены. Это включает GDNF, артемин и BDNF, p75NTR и N-кадгерин. Два из них, GDNF и артемин, как было показано, являются прямыми мишенями c-Jun и участвуют в гибели сенсорных нейронов после повреждения (Fontana et al., 2012). Обычно некоторые сенсорные нейроны ганглия задних корешков (DRG) и лицевые мотонейроны умирают после повреждения седалищного и лицевого нервов, соответственно, и у людей смерть нейронов DRG считается основной причиной плохих результатов регенерации нервов (Faroni et al., 2015). Гибель нейронов DRG и лицевых мотонейронов значительно увеличивается у мышей c-Jun cKO. Это показывает, что ключевой функцией восстановления шванновских клеток и передачи сигналов c-Jun является поддержка выживания поврежденных нейронов. Во-вторых, треки регенерации, образованные денервированными шванновскими клетками без c-Jun, имеют неорганизованную структуру (Рис. 5). В культуре c-Jun необходим для типичной узкой, би / триполярной морфологии шванновских клеток, поскольку c-Jun-отрицательные клетки имеют тенденцию быть плоскими и образующими листы. Точно так же, in vivo , восстанавливающие шванновские клетки в пределах регенерационных треков демонстрируют сильно аномальную морфологию при просмотре на поперечных срезах электронной микрофотографии.c-Jun, по-видимому, необходим для преобразования сложной и похожей на оболочку структуры миелиновых клеток в узкую, палочковидную и разветвленную структуру репарационных клеток, которая необходима для образования нормальных регенерирующих треков. В-третьих, c-Jun способствует миелинофагии, а нервы c-Jun cKO обнаруживают существенную задержку распада миелина (Arthur-Farraj et al., 2012; Gomez-Sanchez et al., 2017).

Рисунок 5 . Структура треков регенерации (полосы Бангнера) контролируется клеткой Шванна c-Jun.Электронные микрофотографии дистальной культи седалищного нерва мыши через 4 недели после перерезки (без регенерации). (A) Нерв WT с классическими дорожками регенерации (Bands of Bungner; пример показан стрелкой). (B) Искаженные треки регенерации в нерве c-Jun cKO, содержащие нерегулярные и уплощенные клеточные профили (с разрешения Arthur-Farraj et al., 2012). Масштабная линейка: 1 мкм.

Таким образом, c-Jun оказывает широкий контроль над ответом на повреждение шванновских клеток и тем самым выживанием и регенерацией нейронов.Поэтому интересно, что в двух важных ситуациях, когда репарационные клетки не работают, а именно при хронической денервации и старении, уровни c-Jun в этих клетках снижаются. Это обсуждается в разделе «Повреждение нерва активирует гены эпителиального мезенхимального перехода (EMT)» ниже.

Повреждение нерва активирует гены эпителиального мезенхимального перехода (EMT)

Недавние скрининговые исследования генов показывают, что генерация репарационных клеток включает активацию процесса, связанного с эпителиальными мезенхимальными переходами (EMTs; Arthur-Farraj et al., 2017; Clements et al., 2017). Последовательность РНК дистальных культей нерва через 7 дней после травмы показывает обогащение мРНК и миРНК ЕМТ. Это включает подавление РНК, которые связаны с мезенхимально-эпителиальным переходом (MET), и активацию РНК, связанных с EMT. Обогащение генов EMT было также показано в более подробных экспериментах с использованием FAC для сортировки шванновских клеток, меченных td-томатом, от поврежденных нервов (Clements et al., 2017). Это исследование также показало, что активация EMT была наиболее сильной в клетках Шванна, тканевом мосту, где, возможно, ремоделирование ткани более радикально, чем в дистальной культи.

Обычно EMT-подобные процессы включают также увеличение стволовости, а именно активацию генов, связанных со стволовыми клетками (Fabregat et al., 2016; Liao and Yang, 2017). Это также наблюдается в поврежденных нервах, где генерация репаративных клеток сопровождается активацией модулей Myc stemness и Core плюрипотентности и подавлением факторов, связанных с polycomb (Clements et al., 2017).

Во многих тканях комбинированная активация EMT и стволовости связана с повышенной клеточной подвижностью, пролиферацией, морфологической гибкостью, ремоделированием тканей и ослаблением состояний дифференцировки (Nieto et al., 2016; Forte et al., 2017). Эти события являются ключевыми особенностями реакции многих тканей на повреждение. Поэтому неудивительно, что активация программ EMT и стволовости теперь признана ключевой физиологической реакцией на повреждение в различных тканях.

Демонстрация активации EMT / стволовости в шванновских клетках поврежденных нервов приводит реакцию на повреждение нерва в соответствие с реакцией на повреждение во многих других системах. Это добавляет важный новый компонент к нашему пониманию реакции на травму.В частности, ослабление состояний дифференцировки, связанное с повышенной стволовостью, согласуется с представлением о том, что повреждение нерва запускает сдвиг в состоянии дифференцировки шванновских клеток с фенотипов миелина и Ремака на состояние шванновских клеток, специализированное для содействия восстановлению.

Почему не удается регенерация?

В свете радикальной, адаптивной реакции нейронов и шванновских клеток на повреждение, которая во многих типах экспериментов на грызунах приводит к эффективному восстановлению нервов, почему клинические исходы после повреждения нервов у людей обычно плохие? Этот парадокс восстановления ПНС можно объяснить рядом факторов, в том числе препятствием для роста аксонов, создаваемым местом повреждения, и трудностью получения большого количества аксонов от проксимальной к дистальной культи, неправильной маршрутизацией аксонов, приводящей к повторной иннервации. ошибки и наличие внеклеточного матрикса, ингибирующего рост.Возможно, самые сложные проблемы возникают из-за относительно медленного роста аксонов. Из-за этого большинство повреждений нервов человека связаны с хронической денервацией более дистальных частей поврежденных нервов и тканей-мишеней, таких как мышцы. Это приводит к атрофии мишени, в то время как нейроны постепенно умирают, а выжившие нейроны могут не поддерживать свою способность регенерировать аксоны в течение длительного периода, необходимого для восстановления (Höke, 2006a; Sulaiman and Gordon, 2013; Patel et al., 2018).

Здесь мы рассмотрим еще одну важную проблему, связанную с ошибкой регенерации.Это факт, что культя нерва дистальнее перерезки постепенно теряет способность поддерживать рост регенерирующих аксонов во время хронической денервации. Это было показано в ряде исследований, большинство из которых представляет собой перекрестное наложение швов, обычно включающее ушивание остро прорезавшегося большеберцового нерва с дистальной культей общего малоберцового нерва, который был рассечен остро, контрольное состояние или разное время до 6 месяцев назад. В других экспериментах, направленных на решение того же вопроса, изучалась регенерация с помощью нервных трансплантатов, когда трансплантат получают из нервов, которые ранее были денервированы в течение различных периодов времени.Все эксперименты согласны с тем, что перерезанные культи нерва сохраняют полную или лишь слегка сниженную способность поддерживать регенерацию в течение примерно 1 месяца (Li et al., 1997; Sulaiman and Gordon, 2000; Kou et al., 2011; Jonsson et al., 2013). ). К 2 месяцам поддержка регенерации остается неизменной в некоторых исследованиях (Li et al., 1997), хотя другие отчеты показывают, что она снижается примерно на 40-50% (Sulaiman and Gordon, 2000; Kou et al., 2011). Через 3 месяца поддержка регенерации еще больше уменьшается и снижается до очень низкого уровня к 6 месяцам (Li et al., 1997; Сулейман и Гордон, 2002; Гордон и др., 2011; Йонссон и др., 2013; см. однако Rönkkö et al., 2011).

Хотя эти эксперименты проводились на крысах, мы обнаружили, что также у мышей способность дистальных культей поддерживать регенерацию снижается примерно на 50% после 2,5 месяцев хронической денервации (Wagstaff et al., 2017).

Является ли неспособность дистальных культей поддерживать рост из-за недостатка шванновских клеток?

Ухудшение способности хронически денервированных культей поддерживать регенерацию может быть результатом двух отдельных факторов: постепенного уменьшения количества шванновских клеток или исчезновения фенотипа репарации клеток, все еще присутствующих в нерве.На оба эти фактора, в свою очередь, могут влиять сигналы от макрофагов, которые проникают в поврежденные нервы и изначально присутствуют в большом количестве, которое со временем уменьшается. Вопрос о том, является ли число клеток Шванна ключевым фактором, поднимает два дополнительных. Во-первых, что известно о количестве шванновских клеток в нервах с хронической трансформацией? Во-вторых, могут ли вариации числа шванновских клеток в пределах диапазона перерезанных нервов влиять на регенерацию?

Хотя давно установлено, что повреждение нерва запускает волну пролиферации шванновских клеток, имеется удивительно мало количественной информации о количестве шванновских клеток в перерезанных нервах после повреждения.Подсчет клеток с помощью электронной микроскопии показывает, что через 2 недели после отсечения количество шванновских клеток в седалищном нерве мыши увеличилось примерно в 2,5 раза по сравнению с неповрежденными нервами и остается аналогичным через 1 и 1,5 месяца (Wagstaff et al., 2017). Идентификация шванновских клеток в разрезе седалищного нерва крыс показывает 3–4-кратное увеличение через 1–2 недели с небольшим изменением через 1,5 месяца (Siironen et al., 1994). Эти рабочие также сообщают о резком падении между 1,5 и 2 месяцами, но поскольку уровень S100 снижается после травмы, эти цифры могут переоценивать уменьшение количества клеток Шванна (Siironen et al., 1994). Другое исследование, также использующее S100, показывает, что количество шванновских клеток через 2,5 месяца остается в 2–3 раза выше, чем в неразрезанных нервах (Salonen et al., 1988). Наши данные по нервным окончаниям мышей показывают снижение примерно на 30% в период от 2 недель до 2,5 месяцев (Wagstaff et al., 2017).

Исследование с использованием более косвенного метода, включающего подсчет количества клеток, полученных путем ферментативной диссоциации нервов в разное время после перерезания нерва без иннервации, пришло к выводу, что количество шванновских клеток падает примерно на 30% в период от 1 до 2 месяцев с небольшими изменениями. через 3 и 4 месяца (Li et al., 1998). Количество клеток, которые могут быть выделены из нервов после 6 месяцев хронической денервации, составляет лишь 10–15% от количества клеток, полученных через 4 недели (Li et al., 1998; Jonsson et al., 2013).

Хотя данные ограничены и не всегда согласованы, вышеизложенное предполагает, что через 2–3 месяца после хронической денервации, времени, когда поддержка роста дистальной культей значительно снижается, количество шванновских клеток упало не более чем примерно на 30% — 50% от большого количества клеток, наблюдаемых через 1–4 недели после травмы.Это будет означать, что количество клеток через 2–3 месяца остается значительно выше, чем количество в неповрежденных нервах.

Вероятно ли, что это падение с пикового числа клеток объясняет снижение регенеративной поддержки во время хронической денервации? Ответ на этот вопрос зависит от веса, поставленного в отчетах, обсуждаемых ниже, которые подразумевают, что регенерация остается нормальной в нервах, где предотвращается вызванное травмой увеличение количества шванновских клеток, и поэтому количество клеток в дистальной культи остается таким же, как и в неповрежденных. нервы.

Зависит ли регенерация нервов от пролиферации шванновских клеток?

Распространено мнение, что пролиферация шванновских клеток и увеличение количества шванновских клеток в поврежденных нервах необходимы для регенерации (Hall and Gregson, 1977; Hall, 2005). Однако недавние генетические подходы к специфическому подавлению пролиферации шванновских клеток предполагают, что это может быть не так. Вызванная травмой пролиферация шванновских клеток зависит от циклина D1, хотя этот белок не важен для пролиферации во время развития.Следовательно, нервы у мышей D1 — / — развиваются нормально, но пролиферация шванновских клеток после повреждения блокируется. Возможно, удивительно, что регенерация, по-видимому, не затрагивается заметно у этих мышей (Kim et al., 2000; Atanasoski et al., 2001; Yang et al., 2008).

Износ ремонтных ячеек: важная причина сбоев регенерации

Поскольку количество клеток Шванна после 2–3 месяцев хронической денервации, вероятно, останется по крайней мере вдвое больше, чем в неповрежденных нервах, и с учетом экспериментов на мышах cyclin1 — / — , описанных выше, кажется, что недостаток клеток Шванна является очевидным. вряд ли может быть основной причиной снижения поддержки роста, обеспечиваемой 2–3-месячными хронически денервированными культями, хотя в более поздние сроки продолжающееся сокращение количества клеток в конечном итоге будет значительным.Это предполагает, что разрушение репарационных клеток — это двухэтапный процесс, включающий, во-первых, выжившие клетки, постепенно подавляющие свой репарационный фенотип, с последующей гибелью клеток, которые к тому времени утратили большую часть своих поддерживающих регенерацию свойств. Фактически существует достаточно доказательств такого угасания фенотипа репаративных клеток, проявляющегося в снижении экспрессии поддерживающих нейроны трофических факторов во время хронической денервации, включая GDNF, BDNF, NT3 и NGF (Eggers et al., 2010; обзор у Boyd and Gordon , 2003; Höke, Brushart, 2010).

Таким образом, угасание фенотипа репарации, объединенное в долгосрочной перспективе с уменьшением количества клеток, вероятно, является двойной причиной снижения поддержки роста, обеспечиваемой хронически денервированными культями. Поэтому важно определить факторы, которые контролируют долгосрочное поддержание репарационных клеток, поддерживают экспрессию поддерживающих репарацию генов и поддерживают выживание клеток.

Сигналы, требующие ремонта ремонтных ячеек

Хотя исследований по этой важной теме пока на удивление мало, недавно было показано, что два фактора транскрипции, STAT3 и c-Jun, играют роль в поддержании репаративных клеток (Benito et al., 2017; Wagstaff et al., 2017). Активация шванновских клеток STAT3 запускается повреждением и в значительной степени сохраняется в долгосрочно денервированных репарационных клетках (Sheu et al., 2000). Генетическая инактивация STAT3 в этих клетках приводит к снижению передачи сигналов выживания аутокринных шванновских клеток и резкой потере шванновских клеток из хронически денервированных культей. Потеря STAT3 также снижает экспрессию маркеров репарационных клеток, включая GDNF, BDNF и Shh, во время длительной денервации (Benito et al., 2017). Однако инактивация шванновских клеток STAT3 не оказывает значительного влияния на нервное развитие.Важная роль STAT3, следовательно, заключается в том, чтобы тормозить разрушение репарационных клеток в хронически денервированных нервах взрослого человека.

В отличие от STAT3, уровни c-Jun в шванновских клетках значительно снижаются во время длительной денервации в тандеме с исчезновением фенотипа репарации, уменьшением количества клеток и сниженной способностью поддерживать регенерацию. Примечательно, что способность долговременно денервированных репарационных клеток поддерживать регенерацию может быть восстановлена ​​до контрольных уровней путем генетического повышения экспрессии c-Jun в этих клетках до уровней, аналогичных уровням в краткосрочных денервированных обрубках нервов (Fazal et al., 2017; Wagstaff et al., 2017). Это повышает вероятность того, что ухудшение состояния хронически денервированных репарационных клеток в значительной степени вызвано неспособностью поддерживать высокие уровни c-Jun.

Старение, как и хроническая денервация, сопровождается заметным снижением скорости регенерации нервов (Verdú et al., 2000; Painter, 2017). Используя модели грызунов, это было прослежено в первую очередь к возрастному ухудшению репарационных шванновских клеток, поскольку репаративные клетки более старых животных демонстрируют пониженную экспрессию маркеров репаративных клеток и пониженную способность поддерживать рост аксонов (Painter et al., 2014). Многие из аномально экспрессируемых генов регулируются c-Jun, и активация c-Jun после травмы также значительно снижена у старых животных. Эти наблюдения указывают на нарушение регуляции c-Jun клеток Шванна в возрастном ухудшении восстановления нервов (Painter et al., 2014; Wagstaff et al., 2017). Это предположение подтверждается экспериментами на трансгенных животных, в которых экспрессия c-Jun в поврежденных старых нервах была повышена до уровней, аналогичных уровням поврежденных молодых нервов.Эта коррекция уровней c-Jun в шванновских клетках достаточна для коррекции возрастного дефицита регенерации и ускорения скорости регенерации аксонов до уровня, наблюдаемого у молодых животных (Wagstaff et al., 2017). Следовательно, неспособность репарации шванновских клеток у старых животных повышать уровень c-Jun до высоких уровней может быть важным фактором возрастной недостаточности восстановления нервов.

Выводы

Ключевой движущей силой регенерации нервов, помимо самих нейронов, являются денервированные шванновские клетки, составляющие регенерационные дорожки, полосы Бангнера, которые занимают нервы дистальнее места повреждения.Эти восстанавливающие шванновские клетки адаптированы для удовлетворения особых потребностей, возникающих в поврежденных нервах взрослого человека. Они отличаются от других шванновских клеток, имея отдельные транскрипционные и эпигенетические механизмы, отличную морфологию и молекулярный профиль, в дополнение к выполнению набора функций, включая программу восстановления, которые поддерживают регенерацию нервов.

Осознание того, что эти клетки обладают различными свойствами и механизмами контроля, специфичными для каждого типа клеток, является полезным шагом вперед. Это поможет сосредоточить будущую работу на изучении того, как манипулировать этими конкретными клетками, как усилить их поддерживающие репарацию функции и как предотвратить их ухудшение в пожилом возрасте и в течение продолжительных периодов, необходимых для регенерации аксонов в нервах человека.

Авторские взносы

Оба автора в равной степени внесли вклад в написание и редактирование рукописи.

Финансирование

Работа лаборатории авторов, обсуждаемая в этой статье, была поддержана Wellcome Trust (грант программы 074665 для KJ и RM), Советом по медицинским исследованиям (грант проекта G0600967 для KJ и RM) и Идеями FP7: Сообщество Европейского исследовательского совета. (Грант HEALTH-F2-2008-201535 от FP7 / 2007-3013).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Аллоди И., Удина Э. и Наварро Х. (2012). Специфика регенерации периферических нервов: взаимодействия на уровне аксонов. Прог. Neurobiol. 98, 16–37. DOI: 10.1016 / j.pneurobio.2012.05.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Артур-Фаррадж, П. Дж., Латуш, М., Уилтон, Д. К., Квинтес, С., Чаброл, Э., Банерджи, А. и др. (2012). c-Jun перепрограммирует шванновские клетки поврежденных нервов, чтобы создать репаративную клетку, необходимую для регенерации. Нейрон 75, 633–647. DOI: 10.1016 / j.neuron.2012.06.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Артур-Фаррадж, П. Дж., Морган, К. К., Адамович, М., Гомес-Санчес, Дж. А., Фазал, С. В., Беухер, А. и др. (2017). Изменения кодирующего и некодирующего транскриптома и ДНК-метилома, которые определяют фенотип восстановления шванновских клеток после повреждения нерва. Cell Rep. 20, 2719–2734. DOI: 10.1016 / j.celrep.2017.08.064

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Атанасоски, С., Scherer, S. S., Sirkowski, E., Leone, D., Garratt, A. N., Birchmeier, C., et al. (2006). Передача сигналов ErbB2 в шванновских клетках в основном необязательна для поддержания миелинизированных периферических нервов и пролиферации взрослых шванновских клеток после повреждения. J. Neurosci. 26, 2124–2131. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.4594-05.2006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Атанасоски С., Шумас С., Диксон К., Шерер С. С. и Сутер У. (2001). Дифференциальные потребности в циклине D1 пролиферирующих шванновских клеток во время развития и после травмы. Mol. Клетка. Neurosci. 18, 581–592. DOI: 10.1006 / mcne.2001.1055

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барретт Б., Эбер М. А., Филали М., Лафортюн К., Валльер Н., Гоуинг Г. и др. (2008). Потребность миелоидных клеток для регенерации аксонов. J. Neurosci. 28, 9363–9376. DOI: 10.1523 / jneurosci.1447-08.2008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бауэр, С., Керр, Б. Дж., И Паттерсон, П.Х. (2007). Семейство нейропоэтических цитокинов в развитии, пластичности, болезнях и травмах. Nat. Rev. Neurosci. 8, 221–232. DOI: 10.1038 / nrn2054

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бенито, К., Дэвис, К. М., Гомес-Санчес, Дж. А., Турмейн, М., Мейер, Д., Поли, В., и др. (2017). STAT3 контролирует долгосрочное выживание и фенотип репаративных шванновских клеток во время регенерации нервов. J. Neurosci. 37, 4255–4269. DOI: 10.1523 / jneurosci.3481-16.2017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Blesch, A., Lu, P., Tsukada, S., Alto, L.T., Roet, K., Coppola, G., et al. (2012). Кондиционирование поражений до или после повреждения спинного мозга задействует широкие генетические механизмы, поддерживающие регенерацию аксонов: превосходство над цАМФ-опосредованными эффектами. Exp. Neurol. 235, 162–173. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2011.12.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бойвин, А., Pineau, I., Barrette, B., Filali, M., Vallières, N., Rivest, S., et al. (2007). Передача сигналов толл-подобных рецепторов имеет решающее значение для валлеровской дегенерации и функционального восстановления после повреждения периферических нервов. J. Neurosci. 27, 12565–12576. DOI: 10.1523 / jneurosci.3027-07.2007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bosse, F., Hasenpusch-Theil, K., Küry, P., and Müller, H. W. (2006). Профилирование экспрессии генов показывает, что регенерация периферических нервов является следствием как новых, зависимых от травм, так и реактивированных процессов развития. J. Neurochem. 96, 1441–1457. DOI: 10.1111 / j.1471-4159.2005.03635.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бойд, Дж. Г., и Гордон, Т. (2003). Нейротрофические факторы и их рецепторы в регенерации аксонов и функциональном восстановлении после повреждения периферических нервов. Mol. Neurobiol. 27, 277–324. DOI: 10.1385 / mn: 27: 3: 277

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брозиус Лутц, А., и Баррес, Б.А. (2014). Противопоставление глиального ответа на повреждение аксона в центральной и периферической нервной системе. Dev. Cell 28, 7–17. DOI: 10.1016 / j.devcel.2013.12.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Brosius Lutz, A., Chung, W. S., Sloan, S. A., Carson, G.A., Zhou, L., Lovelett, E., et al. (2017). Клетки Шванна используют фагоцитоз, опосредованный рецептором ТАМ, в дополнение к аутофагии для очистки миелина на мышиной модели повреждения нерва. Proc. Natl.Акад. Sci. U S A 114, E8072 – E8080. DOI: 10.1073 / pnas.1710566114

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брюггер, В., Думан, М., Бохуд, М., Мюнгер, Э., Хеллер, М., Руфф, С. и др. (2017). Задержка реакции гистондеацетилазы на повреждение ускоряет преобразование в восстанавливающие шванновские клетки и регенерацию нервов. Nat. Commun. 8: 14272. DOI: 10.1038 / ncomms14272

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брушарт, Т.M., Aspalter, M., Griffin, J. W., Redett, R., Hameed, H., Zhou, C., et al. (2013). Фенотип шванновских клеток регулируется модальностью аксонов и центрально-периферическим расположением и сохраняется in vitro . Exp. Neurol. 247, 272–281. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2013.05.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кафферти, В. Б., Гардинер, Н. Дж., Гавацци, И., Пауэлл, Дж., МакМахон, С. Б., Хит, Дж. К. и др. (2001). Фактор ингибирования лейкемии определяет статус роста поврежденных сенсорных нейронов взрослого человека. J. Neurosci. 21, 7161–7170. DOI: 10.1523 / jneurosci.21-18-07161.2001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэрролл С. Л., Миллер М. Л., Фронерт П. У., Ким С. С. и Корбетт Дж. А. (1997). Экспрессия нейрегулинов и их предполагаемых рецепторов ErbB2 и ErbB3 индуцируется во время валлеровской дегенерации. J. Neurosci. 17, 1642–1659. DOI: 10.1523 / jneurosci.17-05-01642.1997

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кастельново, Л.Ф., Боналуме, В., Мелфи, С., Баллабио, М., Коллеони, Д., и Магнаги, В. (2017). Развитие, созревание и регенерация шванновских клеток: основное внимание уделяется классическим и возникающим внутриклеточным сигнальным путям. Neural Regen. Res. 12, 1013–1023. DOI: 10.4103 / 1673-5374.211172

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каттин, А. Л., Бёрден, Дж. Дж., Ван Эмменис, Л., Маккензи, Ф. Э., Ховинг, Дж. Дж., Гарсия Калавиа, Н. и др. (2015). Кровеносные сосуды, индуцированные макрофагами, направляют опосредованную шванновскими клетками регенерацию периферических нервов. Cell 162, 1127–1139. DOI: 10.1016 / j.cell.2015.07.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cervellini, I., Galino, J., Zhu, N., Allen, S., Birchmeier, C., and Bennett, D. L. (2018). Устойчивая активация MAPK / ERK в взрослых шванновских клетках нарушает восстановление нервов. J. Neurosci. 38, 679–690. DOI: 10.1523 / jneurosci.2255-17.2017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Клементс, М. П., Бирн, Э., Камарилло Герреро, Л. Ф., Каттин, А. Л., Закка, Л., Ашраф, А. и др. (2017). Микроокружение раны перепрограммирует шванновские клетки в инвазивные мезенхимальные клетки, чтобы управлять регенерацией периферических нервов. Нейрон 96, 98.e7–114.e7. DOI: 10.1016 / j.neuron.2017.09.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Фелипе К. и Хант С. П. (1994). Дифференциальный контроль экспрессии c-jun в регенерирующих сенсорных нейронах и связанных с ними глиальных клетках. J. Neurosci. 14, 2911–2923. DOI: 10.1523 / jneurosci.14-05-02911.1994

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доддрелл, Р. Д., Дан, X. П., Моут, Р. М., Джессен, К. Р., Мирски, Р., и Паркинсон, Д. Б. (2012). Регуляция дифференцировки и пролиферации шванновских клеток с помощью фактора транскрипции Pax-3. Glia 60, 1269–1278. DOI: 10.1002 / glia.22346

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эггерс Р., Таннемаат, М. Р., Элерт, Э. М., и Верхааген, Дж. (2010). Пространственно-временной анализ выживаемости мотонейронов, регенерации аксонов и экспрессии нейротрофического фактора после отрыва и имплантации поясничного вентрального корешка. Exp. Neurol. 223, 207–220. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2009.07.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фабрегат И., Мальфеттоне А., Сукупова Дж. (2016). Новый взгляд на перекресток между ЕМТ и стволовостью в контексте рака. J. Clin. Мед 5: E37. DOI: 10.3390 / jcm5030037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фарони А., Мобассери С. А., Кингхэм П. Дж. И Рид А. Дж. (2015). Регенерация периферических нервов: экспериментальные стратегии и перспективы на будущее. Adv. Препарат Делив. Ред. 82–83, 160–167. DOI: 10.1016 / j.addr.2014.11.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фазаль, С. В., Гомес-Санчес, Дж. А., Вагстафф, Л.J., Musner, N., Otto, G., Janz, M., et al. (2017). Постепенное повышение c-Jun в шванновских клетках in vivo : доза гена определяет влияние на развитие, ремиелинизацию, онкогенез и гипомиелинизацию. J. Neurosci. 37, 12297–12313. DOI: 10.1523 / jneurosci.0986-17.2017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фишер С., Вейсхаупт А., Троппмайр Дж. И Мартини Р. (2008). Увеличение MCP-1 (CCL2) в мутантных миелиновых шванновских клетках опосредуется сигнальным путем MEK-ERK. Glia 56, 836–843. DOI: 10.1002 / glia.20657

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флорио, Ф., Ферри, К., Скапин, К., Фелтри, М. Л., Врабец, Л., и Д’Антонио, М. (2018). Устойчивая экспрессия негативных регуляторов миелинизации защищает шванновские клетки от дисмиелинизации на мышиной модели Charcot-Marie-Tooth 1B. J. Neurosci. 38, 4275–4287. DOI: 10.1523 / jneurosci.0201-18.2018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фонтана, X., Христова, М., Да Коста, К., Патодия, С., Тей, Л., Маквана, М. и др. (2012). c-Jun в шванновских клетках способствует регенерации аксонов и выживанию мотонейронов посредством паракринной передачи сигналов. J. Cell Biol. 198, 127–141. DOI: 10.1083 / jcb.201205025

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Forte, E., Chimenti, I., Rosa, P., Angelini, F., Pagano, F., Calogero, A., et al. (2017). EMT / MET на перекрестке стволовости, регенерации и онкогенеза: равновесие инь-янь повторяется в сфероидах клеток. Раки 9: E98. DOI: 10.3390 / Cancers98

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрикер Ф. Р., Антунес-Мартинс А., Галино Дж., Парамзоти Р., Ла Русса Ф., Перкинс Дж. И др. (2013). Аксональный нейрегулин 1 является ограничивающим скорость, но не существенным фактором ремиелинизации нервов. Мозг 136, 2279–2297. DOI: 10.1093 / мозг / awt148

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Friede, R. L., and Bischhausen, R.(1980). Тонкое строение культи перерезанных нервных волокон в субериальных отделах. J. Neurol. Sci. 44, 181–203. DOI: 10.1016 / 0022-510x (80) -4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гамбаротта, Г., Фрегнан, Ф., Гнави, С., и Перрото, И. (2013). Роль нейрегулина 1 в регуляции шванновских клеток и его потенциальное применение для стимуляции регенерации периферических нервов. Внутр. Rev. Neurobiol. 108, 223–256. DOI: 10.1016 / b978-0-12-410499-0.00009-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гленн Т.Д., Талбот В.С. (2013). Сигналы, регулирующие миелинизацию периферических нервов и ответ шванновских клеток на повреждение. Curr. Opin. Neurobiol. 23, 1041–1048. DOI: 10.1016 / j.conb.2013.06.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гомес-Санчес, Дж. А., Карти, Л., Ируарризага-Лехаррета, М., Паломо-Иригойен, М., Варела-Рей, М., Гриффит, М., и другие. (2015). Аутофагия шванновских клеток, миелинофагия, инициирует выведение миелина из поврежденных нервов. J. Cell Biol. 210, 153–168. DOI: 10.1083 / jcb.201503019

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gomez-Sanchez, J. A., Pilch, K. S., van der Lans, M., Fazal, S. V., Benito, C., Wagstaff, L. J., et al. (2017). После повреждения нерва отслеживание клонов показывает, что миелиновые и ремак-шванновские клетки сильно удлиняются и разветвляются с образованием репаративных шванновских клеток, которые радикально укорачиваются при ремиелинизации. J. Neurosci. 37, 9086–9099. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1453-17.2017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гордон Т., Тайреман Н. и Раджи М. А. (2011). Основа для снижения функционального восстановления после отсроченного восстановления периферических нервов. J. Neurosci. 31, 5325–5334. DOI: 10.1523 / jneurosci.6156-10.2011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гроте К., Хаастерт К. и Юнгникель Дж.(2006). Физиологическая функция и предполагаемое терапевтическое влияние системы FGF-2 на регенерацию периферических нервов — уроки исследований in vivo на мышах и крысах. Brain Res. Ред. 51, 293–299. DOI: 10.1016 / j.brainresrev.2005.12.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холл, С. М., и Грегсон, Н. А. (1977). Влияние митомицина С на процесс регенерации периферической нервной системы млекопитающих. Neuropathol.Прил. Neurobiol. 3, 65–78. DOI: 10.1111 / j.1365-2990.1977.tb00570.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хан, С. Б., Ким, Х., Ли, Х., Гроув, М., Смит, Г. М., и Сон, Ю. Дж. (2017). Посттравматическая индукция активированного ErbB2 избирательно гиперактивирует денервированные шванновские клетки и способствует устойчивой регенерации аксонов дорсального корешка. J. Neurosci. 37, 10955–10970. DOI: 10.1523 / jneurosci.0903-17.2017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харрисинг, М.К., Перес-Надалес, Э., Паркинсон, Д. Б., Малкольм, Д. С., Мадж, А. В., и Ллойд, А. С. (2004). Сигнальный путь Ras / Raf / ERK управляет дедифференцировкой шванновских клеток. EMBO J. 23, 3061–3071. DOI: 10.1038 / sj.emboj.7600309

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хирата, К., и Кавабучи, М. (2002). Фагоцитоз миелина макрофагами и немакрофагами при валлеровской дегенерации. Microsc. Res. Tech. 57, 541–547. DOI: 10.1002 / jemt.10108

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хирота Х., Кияма Х., Кишимото Т. и Тага Т. (1996). Ускоренная регенерация нервов у мышей за счет усиления экспрессии интерлейкина (ИЛ) 6 и рецептора ИЛ-6 после травмы. J. Exp. Med. 183, 2627–2634. DOI: 10.1084 / jem.183.6.2627

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хёке, А. (2006a). Механизмы заболевания: какие факторы ограничивают успех регенерации периферических нервов у человека? Nat.Clin. Практик. Neurol. 2, 448–454. DOI: 10.1038 / ncpneuro0262

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хунг, Х.А., Сан, Г., Келес, С., и Сварен, Дж. (2015). Динамическая регуляция энхансеров шванновских клеток после повреждения периферических нервов. J. Biol. Chem. 290, 6937–6950. DOI: 10.1074 / jbc.M114.622878

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джейкоб, К. (2017). Ферменты ремоделирования хроматина, контролирующие развитие, поддержание и пластичность шванновских клеток. Curr. Opin. Neurobiol. 47, 24–30. DOI: 10.1016 / j.conb.2017.08.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jang, S.Y., Shin, Y.K., Park, S.Y., Park, J.Y., Lee, H.J., Yoo, Y.H., et al. (2016). Аутофагическое разрушение миелина шванновскими клетками во время валлеровской дегенерации и сегментарной демиелинизации. Glia 64, 730–742. DOI: 10.1002 / glia.22957

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йессен, К.Р., и Артур-Фаррадж, П. (2019). Ремонт шванновских клеток: адаптивное перепрограммирование, ЭМП и стволичность регенерирующих нервов. Glia doi: 10.1002 / glia.23532 [Epub перед печатью].

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джессен, К. Р., Мирский, Р. (2008). Отрицательная регуляция миелинизации: актуальность для развития, травм и демиелинизирующих заболеваний. Glia 56, 1552–1565. DOI: 10.1002 / glia.20761

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йессен, К.Р., Мирский Р., Артур-Фаррадж П. (2015a). Роль клеточной пластичности в восстановлении тканей: адаптивное клеточное перепрограммирование. Dev. Ячейка 34, 613–620. DOI: 10.1016 / j.devcel.2015.09.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джессен, К. Р., Мирски, Р., Ллойд, А. С. (2015b). Шванновские клетки: развитие и роль в восстановлении нервов. Колд Спринг Харб. Перспектива. Биол. 7: a020487. DOI: 10.1101 / cshperspect.a020487

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йонссон, С., Виберг, Р., МакГрат, А.М., Новиков, Л.Н., Виберг, М., Новикова, Л.Н. и др. (2013). Влияние отсроченной репарации периферических нервов на регенерацию нервов, функцию шванновских клеток и восстановление целевых мышц. PLoS One 8: e56484. DOI: 10.1371 / journal.pone.0056484

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jung, J., Cai, W., Lee, H.K., Pellegatta, M., Shin, Y.K., Jang, S.Y., et al. (2011). Полимеризация актина необходима для фрагментации миелиновой оболочки во время валлеровской дегенерации. J. Neurosci. 31, 2009–2015. DOI: 10.1523 / jneurosci.4537-10.2011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канг Х. и Лихтман Дж. У. (2013). Регенерация моторных аксонов и реиннервация мышц у молодых взрослых и пожилых животных. J. Neurosci. 33, 19480–19491. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.4067-13.2013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кастрити М. Е., Адамейко И. (2017). Спецификация, пластичность и эволюционное происхождение периферических глиальных клеток. Curr. Opin. Neurobiol. 47, 196–202. DOI: 10.1016 / j.conb.2017.11.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х.А., Помрой, С.Л., Вориски, В., Павлицки, И., Беновиц, Л.И., Сицински, П. и др. (2000). Переключатель, регулируемый развитием, направляет регенеративный рост шванновских клеток через циклин D1. Нейрон 26, 405–416. DOI: 10.1016 / s0896-6273 (00) 81173-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коу, Ю., Zhang, P., Yin, X., Wei, S., Wang, Y., Zhang, H., et al. (2011). Влияние различных периодов дегенерации дистальных нервов на регенерацию коллатеральных отростков периферических нервов. Artif. Клетки кровяного субстрата. Иммобиль. Biotechnol. 39, 223–227. DOI: 10.3109 / 10731199.2010.533127

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ле, Н., Нагараджан, Р., Ван, Дж. Ю., Араки, Т., Шмидт, Р. Э., и Милбранд, Дж. (2005). Анализ врожденных гипомиелинизирующих нервов Egr2Lo / Lo идентифицирует Sox2 как ингибитор дифференцировки шванновских клеток и миелинизации. Proc. Natl. Акад. Sci. U S A 102, 2596–2601. DOI: 10.1073 / pnas.0407836102

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Х., Теренги Г. и Холл С. М. (1997). Влияние отсроченной реиннервации на экспрессию рецепторов c-erbB хронически денервированными шванновскими клетками крысы in vivo . Glia 20, 333–347. DOI: 10.1002 / (sici) 1098-1136 (199708) 20: 4 <333 :: aid-glia6> 3.0.co; 2-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х., Уигли К. и Холл С. М. (1998). Хронически денервированные крысиные шванновские клетки отвечают на GGF in vitro . Glia 24, 290–303. DOI: 10.1002 / (sici) 1098-1136 (199811) 24: 3 <290 :: aid-glia3> 3.0.co; 2-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ляо, Т. Т., и Ян, М. Х. (2017). Возвращаясь к эпителиально-мезенхимальному переходу при метастазировании рака: связь между пластичностью эпителия и стволовостью. Mol. Онкол. 11, 792–804.DOI: 10.1002 / 1878-0261.12096

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лин, Х.-П., Оксуз, И., Херли, Э., Врабец, Л., и Аватрамани, Р. (2015). Микропроцессорный комплекс субъединица digeorge Ген 8 критической области синдрома (Dgcr8) необходим для миелинизации шванновских клеток и поддержания миелина. J. Biol. Chem. 290, 24294–24307. DOI: 10.1074 / jbc.m115.636407

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, К. Р., Юк, Д., Альберта, Дж. А., Чжу, З., Павлицкий, И., Чан, Дж. И др. (2000). Регулируемые Sonic hedgehog гены линии олигодендроцитов, кодирующие белки bHLH в центральной нервной системе млекопитающих. Нейрон 25, 317–332. DOI: 10.1016 / s0896-6273 (00) 80897-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ма, К. Х., Хунг, Х. А., Сварен, Дж. (2016). Эпигеномная регуляция репрограммирования шванновских клеток при повреждении периферических нервов. J. Neurosci. 36, 9135–9147.DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1370-16.2016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес, Дж. А., Кобаяши, М., Кришнан, А., Уэббер, К., Кристи, К., Гуо, Г. и др. (2015). Внутреннее облегчение регенерации периферических нервов у взрослых морфогеном Sonic hedgehog. Exp. Neurol. 271, 493–505. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2015.07.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартини, Р., Фишер, С., Лопес-Валес, Р.и Дэвид С. (2008). Взаимодействие между шванновскими клетками и макрофагами при травмах и наследственных демиелинизирующих заболеваниях. Glia 56, 1566–1577. DOI: 10.1002 / glia.20766

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миндос, Т., Дун, X. П., Норт, К., Доддрелл, Р. Д., Шульц, А., Эдвардс, П. и др. (2017). Мерлин контролирует способность шванновских клеток к восстановлению после повреждения, регулируя активность Hippo / YAP. J. Cell Biol. 216, 495–510. DOI: 10.1083 / jcb.201606052

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мога А., Харти Б. Л., Карлин Д., Джозеф Дж., Санчес Н. Э., Сутер У. и др. (2016). Gpr126 / Adgrg6 Имеет автономные и неавтономные функции шванновских клеток при повреждении и восстановлении периферических нервов. J. Neurosci. 36, 12351–12367. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.3854-15.2016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Морган, Л., Джессен, К., и Мирски, Р.(1994). Отрицательная регуляция гена P0 в шванновских клетках: подавление мРНК P0 и индукция белка в культивируемых шванновских клетках с помощью FGF2 и TGF β 1, TGF β 2 и TGF β 3. Development 120, 1399–13409.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Моррис, Дж. Х., Хадсон, А. Р. и Уэдделл, Г. (1972). Исследование дегенерации и регенерации разделенного седалищного нерва крысы на основе электронной микроскопии. II. Развитие «регенерационного агрегата». Z. Zellforsch.Микроск. Анат. 124, 103–130. DOI: 10.1007 / bf00981943

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Наполи, И., Нун, Л. А., Рибейро, С., Кераи, А. П., Парринелло, С., Розенберг, Л. Х. и др. (2012). Центральная роль пути передачи сигналов ERK в контроле пластичности шванновских клеток и регенерации периферических нервов in vivo . Нейрон 73, 729–742. DOI: 10.1016 / j.neuron.2011.11.031

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ньюберн, Дж.М., Ли, X., Шумейкер, С. Э., Чжоу, Дж., Чжун, Дж., Ву, Ю. и др. (2011). Специальные функции для передачи сигналов ERK / MAPK во время разработки PNS. Нейрон 69, 91–105. DOI: 10.1016 / j.neuron.2010.12.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ниеми, Дж. П., ДеФранческо-Лисовиц, А., Рольдан-Эрнандес, Л., Линдборг, Дж. А., Манделл, Д., и Зигмонд, Р. Э. (2013). Решающая роль макрофагов вблизи аксотомированных тел нейронных клеток в стимуляции регенерации нервов. J. Neurosci. 33, 16236–16248. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.3319-12.2013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Норман К., Фиглиа Г., Пфистнер П., Перейра Дж. А., Бахофнер С. и Сутер У. (2018). mTORC1 временно реактивируется в поврежденных нервах, что способствует повышению c-Jun и дедифференцировке шванновских клеток. J. Neurosci. 380, 4811–4828. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.3619-17.2018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Художник, М.W., Brosius Lutz, A., Cheng, Y.C, Latremoliere, A., Duong, K., Miller, C.M, et al. (2014). Снижение реакции восстановления шванновских клеток лежит в основе возрастного нарушения регенерации аксонов. Нейрон 83, 331–343. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.06.016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паркинсон, Д. Б., Бхаскаран, А., Артур-Фаррадж, П., Нун, Л. А., Вудху, А., Ллойд, А. С. и др. (2008). c-Jun — негативный регулятор миелинизации. Дж.Cell Biol. 181, 625–637. DOI: 10.1083 / jcb.200803013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паркинсон, Д. Б., Бхаскаран, А., Дроггити, А., Дикинсон, С., Д’Антонио, М., Мирски, Р. и др. (2004). Krox-20 ингибирует Jun-Nh3-терминальную киназу / c-Jun, чтобы контролировать пролиферацию и гибель шванновских клеток. J. Cell Biol. 164, 385–394. DOI: 10.1083 / jcb.200307132

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Парринелло, С., Наполи, И., Рибейро, С., Вингфилд Дигби, П., Федорова, М., Паркинсон, Д. Б. и др. (2010). Передача сигналов EphB направляет регенерацию периферических нервов посредством Sox2-зависимой сортировки шванновских клеток. Ячейка 143, 145–155. DOI: 10.1016 / j.cell.2010.08.039

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Патель, Н. П., Лион, К. А., и Хуанг, Дж. Х. (2018). Обновленные тканевые нервные трансплантаты для восстановления повреждений периферических нервов. Neural Regen. Res. 13, 764–774. DOI: 10.4103 / 1673-5374.232458

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Перри В. Х., Цао Дж. У., Фирн С. и Браун М. С. (1995). Радиационно-индуцированное уменьшение набора макрофагов оказывает лишь незначительное влияние на дегенерацию миелина в срезанных периферических нервах мышей. Eur. J. Neurosci. 7, 271–280. DOI: 10.1111 / j.1460-9568.1995.tb01063.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пийрсоо, М., Каляс, А., Тамм, К., и Тиммуск, Т. (2010). Экспрессия членов семейств NGF и GDNF и их рецепторов во время развития периферических нервов и дифференцировки шванновских клеток in vitro . Neurosci. Lett. 469, 135–140. DOI: 10.1016 / j.neulet.2009.11.060

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квинтес, С., Бринкманн, Б. Г. (2017). Подавление транскрипции в развитии шванновских клеток и регенерации нервов. Neural Regen.Res. 12, 1241–1246. DOI: 10.4103 / 1673-5374.213537

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Quintes, S., Brinkmann, B.G., Ebert, M., Fröb, F., Kungl, T., Arlt, F.A., et al. (2016). Zeb2 необходим для дифференцировки шванновских клеток, миелинизации и восстановления нервов. Nat. Neurosci. 19, 1050–1059. DOI: 10.1038 / nn.4321

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Робертс, С. Л., Дан, X. П., Доддрелл, Р.Д. С., Миндос, Т., Дрейк, Л. К., Онайтис, М. В. и др. (2017). Экспрессия Sox2 в шванновских клетках ингибирует миелинизацию in vivo и индуцирует приток макрофагов к нерву. Разработка 144, 3114–3125. DOI: 10.1242 / dev.150656

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ронки, Г., Гамбаротта, Г., Ди Сципио, Ф., Саламоне, П., Сприо, А. Э., Кавалло, Ф. и др. (2013). Сверхэкспрессия рецептора ErbB2 улучшает посттравматическую регенерацию периферических нервов у взрослых мышей. PLoS One 8: e56282. DOI: 10.1371 / journal.pone.0056282

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ронки, Г., Хаастерт-Талини, К., Форнасари, Б. Э., Перрото, И., Геуна, С., и Гамбаротта, Г. (2016). Система Neuregulin1 / ErbB избирательно регулируется во время дегенерации и регенерации периферических нервов. Eur. J. Neurosci. 43, 351–364. DOI: 10.1111 / ejn.12974

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рёнккё, Х., Йоранссон, Х., Сийронен, П., Таскинен, Х. С., Вуоринен, В., и Рёнкко, М. (2011). Способность дистальной культи периферического нерва принимать растущие аксоны после двух и шести месяцев денервации. Сканд. J. Surg. 100, 223–229. DOI: 10.1177 / 1457496000315

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Salonen, V., Aho, H., Röyttä, M., and Peltonen, J. (1988). Количественное определение шванновских клеток и эндоневральных фибробластоподобных клеток после экспериментальной травмы нерва. Acta Neuropathol. 75, 331–336. DOI: 10.1007 / bf00687785

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sheean, M.E., McShane, E., Cheret, C., Walcher, J., Müller, T., Wulf-Goldenberg, A., et al. (2014). Активация MAPK отменяет прекращение роста миелина и заменяет сигналы Nrg1 / ErbB3 во время развития шванновских клеток и миелинизации. Genes Dev. 28, 290–303. DOI: 10.1101 / gad.230045.113

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шеу, Дж.Ю., Кульханек, Д. Дж., И Экенштейн, Ф. П. (2000). Дифференциальные паттерны фосфорилирования ERK и STAT3 после перерезки седалищного нерва у крысы. Exp. Neurol. 166, 392–402. DOI: 10.1006 / exnr.2000.7508

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шай, М. Э., Ши, Ю., Врабец, Л., Камхольц, Дж., И Шерер, С. С. (1996). Взаимодействия аксон-шванновских клеток регулируют экспрессию c-jun в шванновских клетках. J. Neurosci. Res. 43, 511–525.DOI: 10.1002 / (sici) 1097-4547 (19960301) 43: 5 <511 :: aid-jnr1> 3.0.co; 2-l

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сийронен, Дж., Коллан, Ю., и Ройтта, М. (1994). Реиннервация аксонов не влияет на пролиферацию шванновских клеток после перерезки седалищного нерва крысы. Brain Res. 654, 303–311. DOI: 10.1016 / 0006-8993 (94)

-8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стассарт, Р. М., Фледрих, Р., Веланац, В., Бринкманн, Б.Г., Шваб, М.Х., Мейер, Д. и др. (2013). Роль нейрегулина-1, полученного из шванновских клеток, в ремиелинизации. Nat. Neurosci. 16, 48–54. DOI: 10.1038 / nn.3281

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стюарт, Х. Дж., Ругон, Г., Донг, З., Дин, К., Джессен, К. Р., и Мирски, Р. (1995). TGF-βs усиливают экспрессию NCAM и L1 в культивируемых шванновских клетках, подавляют циклическую AMP-индуцированную экспрессию O4 и галактоцереброзида и широко экспрессируются в клетках линии шванновских клеток in vivo . Glia 15, 419–436. DOI: 10.1002 / glia.440150406

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сулейман, О. А., Гордон, Т. (2002). Трансформирующий фактор роста-β и форсколин ослабляют неблагоприятные эффекты долгосрочной денервации шванновских клеток на регенерацию периферических нервов in vivo . Glia 37, 206–218. DOI: 10.1002 / glia.10022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сулайман, О.А., и Гордон, Т. (2009). Роль хронической денервации шванновских клеток в плохом функциональном восстановлении после нервных повреждений и экспериментальные стратегии борьбы с ней. Нейрохирургия 65, A105 – A114. DOI: 10.1227 / 01.neu.0000358537.30354.63

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сулейман, О. А., Гордон, Т. (2000). Влияние краткосрочной и долгосрочной денервации шванновских клеток на регенерацию периферических нервов, миелинизацию и размер. Glia 32, 234–246.DOI: 10.1002 / 1098-1136 (200012) 32: 3 <234 :: aid-glia40> 3.0.co; 2-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сулейман В., Гордон Т. (2013). Нейробиология повреждения, регенерации и функционального восстановления периферических нервов: от лабораторных исследований до применения у постели больного. Ochsner J. 13, 100–108.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Сузуки, К., Ловера, М., Шмахтенберг, О., и Кув, Э. (2015). Дегенерация аксонов в пульпе зуба предшествует отслоению молочных зубов человека. J. Dent. Res. 94, 1446–1453. DOI: 10.1177 / 0022034515593055

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Verdú, E., Ceballos, D., Vilches, J. J., and Navarro, X.J. (2000). Влияние старения на функцию и регенерацию периферических нервов. Дж. Перифер. Nerv. Syst. 5, 191–208. DOI: 10.1111 / j.1529-8027.2000.00026.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wagstaff, L., Gomez-Sanchez, J., Mirsky, R., и Джессен, К. Р. (2017). Связь между c-Jun клеток Шванна и нарушениями регенерации из-за старения и длительных травм. Глия 65: E532.

Google Scholar

Вуд, М. Д., Маккиннон, С. Е. (2015). Пути регуляции модальности специфической регенерации аксонов в периферическом нерве. Exp. Neurol. 265, 171–175. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2015.02.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вудху, А., Алонсо, М. Б., Дроггити, А., Турмейн, М., Д’Антонио, М., Паркинсон, Д. Б. и др. (2009). Notch контролирует эмбриональную дифференцировку шванновских клеток, постнатальную миелинизацию и пластичность взрослых. Nat. Neurosci. 12, 839–847. DOI: 10.1038 / nn.2323

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, L.M., Wang, J., Conidi, A., Zhao, C., Wang, H., Ford, Z., et al. (2016). Zeb2 рекрутирует HDAC-NuRD для ингибирования Notch и контролирует дифференцировку и ремиелинизацию шванновских клеток. Nat. Neurosci. 19, 1060–1072. DOI: 10.1038 / nn.4322

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг Д. П., Чжан Д. П., Мак, К. С., Бондер Д. Э., Помрой С. Л. и Ким Х. А. (2008). Пролиферация шванновских клеток во время валлеровской дегенерации не является необходимой для регенерации и ремиелинизации периферических нервов: аксон-зависимое удаление вновь образованных шванновских клеток путем апоптоза. Mol. Клетка. Neurosci. 38, 80–88. DOI: 10.1016 / j.mcn.2008.01.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжоу, К., Ван, С., и Андерсон, Д. Дж. (2000). Идентификация нового семейства факторов транскрипции «спираль-петля-спираль», специфичных для клонов олигодендроцитов. Нейрон 25, 331–343. DOI: 10.1016 / s0896-6273 (00) 80898-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миелинизирующие клетки Шванна покрывают несколько аксонов в отсутствие компонента лигазы E3 Fbxw7

Контакт для реагентов и совместного использования ресурсов

Запросы на дополнительную информацию, ресурсы и реагенты должны быть направлены и будут выполнены Келли Монк (monk @ ohsu.эду).

Экспериментальная модель и сведения о предмете

Все эксперименты на животных проводились в соответствии с институциональными этическими правилами тестирования и исследований на животных в Вашингтонском университете, Орегонском университете здоровья и науки (OHSU) и Калифорнийском университете в Сан-Франциско (UCSF). Эксперименты были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Школы медицины Вашингтонского университета (Сент-Луис, Миссури), Институциональным комитетом по уходу и использованию животных OHSU (Портленд, Орегон) и Программой институционального ухода и использования животных UCSF ( Сан-Франциско, Калифорния).

Мыши с условной готовностью Fbxw7 ( Fbxw7 fl / fl ) 11 были получены из лабораторий Джексона (инвентарный номер: 017563) на чистом фоне C57BL / 6. Fbxw7 fl / fl мышей спаривали с мышами Dhh Cre (+) 10 , которые также поддерживались на чистом фоне C57BL / 6 (> 7 поколений) для получения Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + (Het) мышей. Fbxw7 Hets были скрещены с Fbxw7 fl / fl животных для получения Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / fl (cKO) мышей . Для всех экспериментов cKO мы использовали Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / + или Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / fl однопометники в качестве контрольных.Для экспериментов с двойными мутантами с Fbxw7 и mTOR мы получили условно готовых mTOR ( mTOR fl / fl ) мышей 43 из лабораторий Джексона (Stock #: 0110009), а также на чистом C57BL. / 6 фон. Мышей mTOR fl / fl скрестили с Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / fl животных, чтобы получить Dhh Cre. (+) ; Fbxw7 эт / + ; mTOR эт / + животных.Наконец, для получения двойных мутантов мы скрестили Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + ; mTOR fl / + с Dhh Cre . (-) ; Fbxw7 fl / + ; mTOR fl / + животных и проанализировано Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + ; mTOR fl / fl животных (для краткости «HetΔmTOR»).Во всех случаях анализировали мышей обоего пола, по возможности в равных соотношениях. Во всех случаях мутанты сравнивали с контрольными братьями и сестрами из одного помета.

Все линии мышей были генотипированы, как описано ранее 10,11,43 .

Просвечивающая электронная микроскопия (TEM)

TEM была выполнена на седалищных нервах мышей на P3, P21, P42 и ≥6 месяцев 44 ​​. Нервы фиксировали погружением в модифицированный фиксатор Карновского (4% PFA, 2% глутаральдегид, 0,1 М какодилат натрия, pH 7.4) по крайней мере в течение ночи при 4 ° ° C. Затем образцы промывали 0,1 М какодилатом натрия для удаления фиксатора, а затем дополнительно фиксировали в течение 1 ч в 2% тетроксиде осмия в 0,1 М какодилате натрия. Затем нервы обезвоживали увеличивающейся концентрацией этанола, а затем оксида пропилена (ПО). Затем образцы инфильтрировали в течение 1-2 часов в 2: 1 PO: EPON, а затем в течение ночи в 1: 1 PO: EPON при осторожном перемешивании при комнатной температуре. Затем образцы переносили в 100% EPON, в то время как остаточному PO давали полностью испариться (> 4 ч).Для всех временных точек были количественно определены четыре неперекрывающихся изображения при увеличении × 1000, и все данные TEM мыши выражены на 1000 мкм 2 области. Контрольные генотипы: Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / + и Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / fl . Для P3: N = 4 элемента управления, N = 6 Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + (Hets) и N = 5 Dhh Cre (+) ; Fbxw7 эт / эт (cKO).На P21: N = 4 элемента управления, N = 4 Hets и N = 4 cKO. Для образцов P42: N = 4 контроля, N = 3 Hets и N = 4 cKO. В возрасте 6 месяцев: N = 5 контрольных, N = 4 Hets и N = 5 cKO. Для анализа двойных мутантов использовались контрольные генотипы: Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / + ; mTOR + / + Dhh Cre (- ) ; Fbxw7 эт / + ; mTOR эт / эт , Dhh Cre (-) ; Fbxw7 эт / + ; mTOR fl / + , Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / fl ; mTOR fl / fl , и Dhh Cre (-) ; Fbxw7 + / + ; mTOR fl / fl .Fbxw7 «Hets» были Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + ; mTOR + / + однопометники, а животные «HetΔmTOR» были Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + ; mTOR fl / fl братьев и сестер. На P3: N = 4 элемента управления, N = 6 Hets, N = 5 HetΔmTOR и N = 1 Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / эт ; mTOR эт / эт (cKOΔmTOR).Для P21: N = 6 элементов управления, N = 4 Hets и N = 3 HetΔmTOR.

Последовательная сканирующая электронная микроскопия поверхности блока (SBF-SEM)

SBF-SEM была выполнена на Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / fl нерв на точке P180 ( N = 1; несколько регионов). Нервы фиксировали в 4% PFA в течение ночи при 4 ° C. Затем нервы обрабатывали для SBF-SEM с помощью Multiscale Microscopy Core в Орегонском университете здравоохранения и науки.Изображения получали с латеральным разрешением 10 нм и толщиной срезов 50 нм с использованием микроскопа FEI Teneo VolumeScope. Нервы были разрезаны и визуализированы в течение ночи, чтобы получить глубину ~ 50 мкм. Были отображены и проанализированы одиннадцать различных областей интереса в двух технических экспериментах. Разделы были аннотированы с помощью FIJI, фильм был составлен с помощью программного обеспечения Microscopy Image Browser, а компиляция данных была выполнена с помощью Amira. Показанный фильм является показательным примером.

Поведенческие исследования

Поведенческие испытания проводили на мышах обоего пола в возрасте от 5 до 6 месяцев ( N = 11 контролей, N = 10 cKO).Экспериментатор не знал генотипов мышей во время сбора всех данных. Все данные о поведении были проанализированы с использованием теста t с поправкой Велча для определения статистической значимости.

Полная моторная функция (Rotarod)

Ускоряющий Rotarod (Ugo Basile, Comerio, Италия), используемый для оценки моторной координации 45 . Мыши прошли две тренировки с интервалом в 1 час. Первая тренировка состояла из двух попыток по 120 секунд ходьбы на Rotarod с фиксированной скоростью 4 r.вечера. Вторая тренировка состояла из одной попытки по 120 с при 16 об / мин. Задержка падает при разгоне Rotarod с 4 до 40 об / мин. более 5 мин. Было проведено пять последовательных экспериментальных испытаний с 5-минутным перерывом между испытаниями.

Двигательная активность (открытое поле)

Перед тестированием мышей приучили к тестовой комнате в своих клетках на 1 час. Затем оценивали двигательную активность в открытом поле 16 , записывая разрывы фотолучей в камере 42 (длина) × 42 (ширина) × 30 (высота) см в течение 60 минут с использованием системы мониторинга активности животных VersaMax (AccuScan Instruments).Затем мы рассчитали общее пройденное расстояние и горизонтальную активность (разрывы луча) по всей камере.

Инициирование движения

Для оценки начала движения мы записали время, необходимое каждой мыши, чтобы выйти из квадрата 18 × 18 см (все четыре лапы за пределами квадрата), отмеченного на плоской горизонтальной поверхности.

Сложная двигательная функция (испытание полюсов)

Мы использовали испытание на полюс для оценки выполнения сложной двигательной задачи, которая требует умелого использования передних конечностей, силы и равновесия. 15 .Мышей помещали на вертикальный металлический столб высотой 49 см и диаметром 0,9 см с головой, ориентированной вверх. Было записано время, необходимое для того, чтобы мышь повернулась так, чтобы голова мыши была направлена ​​вниз, а задние конечности находились между шестом. Кроме того, было записано время, необходимое мыши, чтобы спуститься к основанию шеста.

Чувствительность к холоду (испытание на испарение ацетона)

Чувствительность задних лап к холоду измеряли путем нанесения капли ацетона на подошвенную поверхность задней лапы.На каждую заднюю лапу наносили пять отдельных аппликаций ацетона. Для каждого приложения мышь наблюдалась в течение 5 мин. Процент приложений, для которых мышь ответила (встряхивание, облизывание или поднятие задней лапы) на нанесение ацетона, был записан для каждой мыши 17 .

Анализ походки

Мы использовали систему Noldus CatWalk XT для количественной оценки нескольких параметров опорно-двигательного аппарата и походки, включая скорость бега, длину шага, площадь отпечатка лапы (мм 2 ), максимальную площадь контакта ( 2 мм) и максимальную контактная средняя интенсивность (условные единицы [а.u.]). Вкратце, мышь добровольно проходит по стеклянной пластине длиной в метр, и ее следы фиксируются видеокамерой. CatWalk XT количественно определяет параметры, связанные с размерами отпечатка и динамикой походки.

Механическая чувствительность (фон Фрея)

Безобидные механические пороги обеих задних лап оценивались с помощью теста фон Фрея. Мышей помещали в пластиковые ящики для поведения с открытым дном на проволочной сетке. Мононити фон Фрея различного диаметра (Stoelting, Чикаго, Иллинойс) прижимали к подошвенной поверхности задней лапы до тех пор, пока нить не изгибалась.Сила, приложенная к задней лапе, зависит от диаметра нити. Метод увеличения / уменьшения, описанный Chaplan, был использован для определения порога вывода 46 .

Тепловая чувствительность (Hargreaves)

Тепловая чувствительность оценивалась с использованием системы термостимуляции лапы, в которой источник лучистого тепла (активная интенсивность = 15) прикладывался к подошвенной поверхности задней лапы и измерялась задержка отдергивания лапы. 47 . Мы провели по три попытки на каждой лапе.Задержки вывода, полученные в каждом из шести испытаний, были усреднены, чтобы получить задержку вывода для каждой мыши.

Миелинизирующие культуры шванновских клеток

Совместные культуры диссоциированных SC / ганглиев задних корешков (DRG) сенсорных нейронов получали, как описано ранее 48,49,50 . Вкратце, DRG были выделены из отдельных эмбриональных дней 13,5 (E13.5) Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / fl (контроль) или Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / fl (cKO) эмбрионы однопометных мышей.DRG промывали средой L15, а затем инкубировали в 0,25% трипсине при 37, °, ° C в течение 30 минут. Трипсин удаляли, DRG промывали L15 + 10% FBS и осторожно центрифугировали при 1000 об / мин. на 10 мин. Среду заменяли средой DRG (MEM с высоким содержанием глюкозы с 10% FBS и 100 нг / мл NGF), и DRG растирали с помощью отполированной огнем пипетки Пастера до гомогенного состояния. Суспензию высевали на 150 000 клеток в центре покрытого коллагеном 25 мм покровного стекла. Культуры поддерживали в среде DRG в течение 5–6 дней, после чего в среду добавляли 50 мкг / мл аскорбиновой кислоты для индукции миелинизации.Культуры фиксировали в 4% PFA в течение 15 мин через десять дней в среде, содержащей аскорбиновую кислоту. Культуры блокировали и повышали проницаемость с помощью 20% нормальной козьей сыворотки (NGS) и 0,2% Triton X-100 в PBS в течение 1 ч при комнатной температуре, а затем инкубировали в течение ночи при 4 ° C со следующими антителами в 20% NGS: мышиные анти- средняя цепь нейрофиламента (1: 200; Millipore), крысиные моноклональные анти-MBP (1: 100; Millipore) и кроличьи анти-Krox20 (1: 500; предоставлено Dies Meijer). Затем культуры инкубировали с козьими антимышиными антителами Alexa Fluor AffiniPure 488 (1: 1000), козьими антителами против крысы AffiniPure 594 (1: 1000) и козьими антителами против кроликов 647 (1: 500) в течение 1 ч при комнатной температуре с контрастным окрашиванием. с DAPI и высушили перед нанесением в Prolong Gold Mountant (Invitrogen).Культуры визуализировали в виде z-стека с использованием масляного 1,3NA-объектива × 40 на Zeiss AxioImager с ApoTome. Целые культуры были визуализированы и проанализированы экспериментатором, не знающим генотипа, и подсчеты представляют количество мультиполярных MBP (+) / Krox20 (+) SC на культуру. Данные представляют собой две технические реплики культур от каждого из трех независимых мышиных эмбрионов на каждый генотип.

Вестерн-блоттинг

Чтобы оценить уровни белка mTOR в седалищном нерве, мы рассекли нервы от седалищной вырезки до проксимальной части трифуркации.Эти нервные сегменты мгновенно замораживали в жидком азоте, разрезали на мелкие кусочки ножницами для микродиссекции и гомогенизировали в буфере для лизиса (20 мМ Трис-HCl, pH 7,5, 150 мМ NaCl, 1 мМ Na 2 EDTA, 1 мМ EGTA, 1% Triton X-100, 2,5 мМ пирофосфат натрия, 1 мМ β-глицерофосфат, 1 мМ Na 3 VO 4 , 1 мкг / мл лейпептина) со смесями ингибиторов фосфатаз 1 и 2 (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Уолтем, Массачусетс). Загружали равные количества белка (15 мкг) и анализировали с помощью SDS-PAGE и вестерн-блоттинга.Используемые антитела представляли собой антитела против mTOR (1: 1000; Cell Signaling Technologies, Danvers, MA) и против α-тубулина (1: 1000; Abcam, Cambridge, MA). Количественную оценку изображений вестерн-блоттинга проводили с использованием FIJI. Все полосы были нормализованы к фону, а полосы mTOR сравнивались с уровнями α-тубулина.

Выделение РНК и обратная транскрипция

Общая РНК была извлечена из мгновенно замороженных седалищных нервов мыши P21 ( N = 3 Dhh Cre (-) ; Fbxw7 fl / fl контрольных однопометников и N = 3 Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / fl животных) с использованием стандартного протокола экстракции TRIzol (Life Technologies, ThermoFisher Scientific, Waltham , Массачусетс).Вкратце, к замороженным образцам ткани добавляли TRIzol, которым затем давали оттаивать при комнатной температуре в течение 10 минут. В течение этого периода инкубации, пока все еще находился в TRIzol, нервы были разрезаны на гораздо более мелкие кусочки с помощью ножниц для микродиссекции. Образцы гомогенизировали путем разрушения с помощью электрического гомогенизатора с пластиковым наконечником, после чего пропускали через шприц и иглу 22,5 г по крайней мере десять раз, а затем через иглу 27 г по крайней мере десять раз до тех пор, пока не перестанут наблюдаться комки ткани. После того, как нервы были гомогенизированы, мы, как обычно, продолжили стандартную процедуру экстракции РНК TRIzol в соответствии с инструкциями производителя.

Общая РНК (500 нг) затем была подвергнута обратной транскрипции в 20 мкл с использованием набора для синтеза первой цепи кДНК Superscript III (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA) с использованием случайных гексамеров в соответствии с инструкциями производителя. Все продукты кДНК разводили 1: 5 перед использованием в реакциях кПЦР.

Количественная ПЦР с обратной транскрипцией

Для анализа уровней экспрессии мРНК mTOR и членов сигнального пути mTOR мы использовали RT 2 Profiler PCR Array для передачи сигналов mTOR мыши (Qiagen, PAMM-098ZA, Валенсия, Калифорния).Полный список генов можно найти на сайте производителя. Все анализы проводили в системе ПЦР в реальном времени ViiA7 (Applied Biosystems, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA) в общем объеме 10 мкл с использованием 2X SsoFast Evagreen Supermix (BioRad, Hercules, CA) и 50 нг кДНК на реакцию. . Были использованы стандартные настройки qPCR: 95 ° C в течение 10 минут, затем 40 циклов при 95 ° C в течение 15 с (сек), затем 60 ° C в течение 30 секунд, с последующим анализом кривой плавления. В соответствии с рекомендациями руководства по профилировщику RT 2 мы скорректировали скорость нарастания до 1 ° C / с.Все контроли, включая гены домашнего хозяйства, положительные контроли для амплификации и контроли на загрязнение геномной ДНК, были включены в качестве стандартов в массив.

Данные

qPCR были проанализированы с использованием Microsoft Excel. Относительное выражение рассчитывали с использованием метода ΔΔCt 51 . Геномное загрязнение было незначительным во всех образцах. Для контроля входных вариаций ΔCt рассчитывали путем сравнения Ct каждого интересующего гена (GOI) со средним Ct пяти генов домашнего хозяйства ( Actb , B2m , Gapdh , Gusb и Hsp90ab1. ) для этого образца.Затем вычисляли ΔΔCt относительно экспрессии по сравнению с экспрессией, наблюдаемой в контроле из одного помета. Средняя относительная экспрессия (RQ) или кратное изменение (2-ΔΔCt) по сравнению с контролями показано на фиг. S3. Все планки погрешностей отображают RQmax и RQmin, которые представляют максимальные и минимальные пределы возможных значений RQ на основе стандартной ошибки значений ΔCt. Серая линия на y = 1 представляет элементы управления.

Анализ данных секвенирования РНК

Для анализа экспрессии Fbxw7, mTOR и других мишеней Fbxw7 мы добыли ранее сообщенные данные секвенирования РНК 24 из седалищных нервов дикого типа на точках P3 и P21.Мы сформировали список кандидатов с помощью серии базовых литературных поисков, сосредоточенных в первую очередь на мишенях Fbxw7, которые могут играть роль в SC (c-Jun, Notch, Myc, Ccne1 (cyclinE), PGC1, SREBP1 и GATA1). Этот список не является исчерпывающим списком целей Fbxw7. Используя Excel, мы провели поиск в необработанных данных по именам генов Fbxw7 , mTOR и нашим кандидатам-мишеням. Затем мы записали исходное значение FPKM для каждого животного в каждый момент времени ( N = 4 для P3 и N = 3 для P21) и перенесли эту информацию в Graphpad PRISM для анализа.Затем мы усреднили значения FPKM для каждой временной точки, вычислили стандартное отклонение (S.D .; показаны столбики ошибок) и сгенерировали график, показанный на рис. 6a, с использованием PRISM 8 для MacOS.

Иммунофлуоресценция

Седалищные нервы выделяли и фиксировали в 4% параформальдегиде (PFA) в течение ночи при 4 ° C. После промывания PBS и 30% сахарозы нервы помещали в ОКТ и замораживали при -80 ° C. Криосрезы были получены в ориентации поперечного сечения толщиной 15 мкм. Срезы доводили до комнатной температуры и затем инкубировали с блокирующим раствором (2% бычий сывороточный альбумин, 2% нормальная козья сыворотка, 0.2% тритона в 1 × PBS). Следующие первичные антитела разводили в блокирующем растворе и инкубировали в течение 2 часов при комнатной температуре: Anti-S100 beta [EP1576Y] (Alexa Fluor 488 — Abcam 1: 200) и Anti-c-Jun (60A8, Cell Signaling 1: 200). . Затем образцы промывали три раза (по 5 минут каждый) в 1 × PBS, и слайды инкубировали с вторичными видоспецифичными антителами Invitrogen в течение 1 часа или устанавливали с помощью Vectashield с DAPI (Vector Labs) для маркировки ядер. Флуоресцентные изображения получали с помощью микроскопа Zeiss AxioImager.Файлы CZI были проанализированы с помощью FIJI. Все данные были оценены вслепую. N = 3 на генотип. Данные c-Jun показаны на рис. 6.

Количественная оценка и статистический анализ

Все данные представлены как среднее значение + стандартное отклонение (S.D.). Статистически значимые различия были определены с использованием однофакторного дисперсионного анализа для всех экспериментов с более чем двумя группами, но только с одной зависимой переменной. Аналогичным образом, двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA использовался для экспериментов с несколькими группами и двумя зависимыми переменными.Все эксперименты только с двумя группами и одной зависимой переменной сравнивались с использованием непарного t -теста с поправкой Велча, которая предполагает неравную дисперсию. В подписях к рисункам указано, какой тест использовался для конкретных экспериментов. Во всех случаях * = p <0,05; ** = p <0,01; *** = p <0,001; и **** = p <0,0001; NS = не имеет значения. Во всех случаях звездочки непосредственно над полосой указывают значимость этого образца по сравнению с контрольным образцом.Если есть какие-либо другие сравнения, такие как Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + (Het) до Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / fl (cKO), были значимыми, это обозначено полосой над двумя образцами, сравниваемых с соответствующими звездочками. Если не указано иное, сравнение не было значимым. В большинстве случаев образцы Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / + не были статистически отличимы от образцов Dhh Cre (+) ; Fbxw7 fl / эт .

Сводка отчетов

Дополнительная информация о дизайне исследований доступна в Сводке отчетов по исследованиям природы, связанной с этой статьей.

ячеек Шванна | Биологический словарь

Определение

Шванновские клетки — это тип глиальных клеток, которые окружают нейроны, поддерживают их жизнь и иногда покрывают миелиновую оболочку. Шванновские клетки присутствуют в периферической нервной системе, тогда как олигодендроциты аналогичны клеткам центральной нервной системы.Эти клетки окружают нервы, чтобы удерживать их на месте, снабжать нейроны питательными веществами и кислородом, изолируют пути между нервами и гарантируют, что нейроны не инфицированы.

Обзор

Нервы работают, проводя электрический импульс через клеточную мембрану. Сигнал проходит до конца нервной клетки, где химически передается следующей нервной клетке. Для этого требуется много энергии и особая форма, из-за чего нервные клетки не могут заботиться о себе сами.

Вот где вступают в игру шванновские клетки (и другие глиальные клетки). Глиальную клетку можно рассматривать как опекуна нервной клетки. В зависимости от того, на какую часть нервной системы вы смотрите, существует много разных типов глиальных клеток. Шванновские клетки специфичны для периферической нервной системы, которая состоит из всех нервных клеток за пределами головного и спинного мозга. Шванновские клетки берут на себя многие функции, которые нервные клетки не могут выполнить сами.

A Schwann Cell

Schwann Cell Function

Шванновские клетки выполняют 4 основные функции, когда дело доходит до поддержки нервов.Во-первых, они должны поддерживать физическое расположение нерва и защищать его от любого внешнего повреждения. Таким образом, большинство шванновских клеток можно обнаружить обернутыми вокруг нервов, которые они защищают. Чаще всего требуется много таких маленьких клеток, чтобы окружить нервную клетку и заключить ее в капсулу. Эти клетки образуют связи с окружающим внеклеточным матриксом и другими клетками, фиксируя нервную клетку на месте и обеспечивая необходимые связи.

Во-вторых, отчасти потому, что нервные клетки заняты посылкой нервных сигналов, а отчасти потому, что они окружены глиальными клетками, шванновские клетки должны снабжать нижележащую нервную клетку кислородом и питательными веществами.По этой причине у этих клеток есть особые мембранные функции, которые позволяют питательным веществам и кислороду легко поступать к нервной клетке.

Хотя не все шванновские клетки производят миелиновую оболочку, изоляция является основной функцией этих глиальных клеток. Когда они обвиваются вокруг нерва, это физически отделяет нерв от контакта с другими нервами, тем самым обеспечивая третью функцию изоляции. Некоторые нервные клетки миелинизированы. Шванновские клетки создают миелиновую оболочку.

Миелин — это непроводящее жирное вещество, вырабатываемое глиальными клетками.Подобно тому, как провода, покрытые изоляцией, теряют меньше тока, миелинизация нервной клетки гарантирует изоляцию сигнала. Исследования показали, что миелинизированные нервные клетки могут передавать сигналы в 10 раз быстрее, чем нервы без оболочки.

Нефункциональные клетки Шванна вызывают симптомы рассеянного склероза

Это одна из причин того, что болезнь рассеянный склероз (РС) может быть настолько разрушительной. Пациент с рассеянным склерозом медленно теряет миелиновые оболочки по мере отмирания шванновских клеток. Это вызывает спорадические нервные сигналы, более медленную передачу нервных сигналов и возможное повреждение нервов.В конечном итоге это приводит к потере функции нервной системы, что может вызвать такие симптомы, как онемение, слепота и, в конечном итоге, смерть.

Последняя функция шванновских клеток может помочь восстановить повреждение нервов, возникающее в периферической нервной системе. Клетки Шванна фагоцитируют любые сломанные остатки клеток, помогая переработать их в новые нервные клетки. В дополнение к этим основным функциям эти глиальные клетки могут также участвовать в более прямой передаче нервных сигналов, уничтожении патогенов и в целом поддержании здоровья нервов.

Шванновские клетки против олигодендроцитов

Шванновские клетки очень похожи на олигодендроциты, обнаруженные в центральной нервной системе. Однако есть одно важное отличие. Олигодендроциты соединяются с несколькими различными нервными клетками, образуя миелиновые оболочки вокруг каждой. Напротив, шванновские клетки окружают только одну нервную клетку — и часто есть много шванновских клеток, окружающих одну нервную клетку.

Олигодендриты против шванновских клеток

Это различие в основном связано с различными структурами и функциями нервных клеток в центральной и периферической нервной системе.В центральной нервной системе нервные клетки плотно упакованы и должны находиться в непосредственной близости друг от друга. Следовательно, один олигодендроцит может легко достигать и защищать множество разных нейронов и удерживать их на месте. Напротив, нервы в периферической нервной системе немногочисленны и расположены далеко друг от друга. Многие шванновские клетки могут окружать эти очень длинные нервные клетки, помогая передавать сигналы в самые отдаленные части тела!

Прямо индуцированные предшественники шванновских клеток человека как ценный источник шванновских клеток | Исследование стволовых клеток и терапия

Животные

Самцы мышей C57BL / 6, использованные для модели повреждения седалищного нерва, были приобретены у Dae Han BioLink Co., Ltd. (Чунгбук, Южная Корея) и содержалась в обычном помещении для ухода за животными Корейского научно-исследовательского института биологии и биотехнологии (KRIBB). Все эксперименты на животных были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных KRIBB (KRIBB-AEC-18041).

Генерация iSCP из фибробластов человека

Для генерации iSCP 1 × 10 6 фибробластов кожи человека (CRL-2097; ATCC, Манассас, Вирджиния) подвергали электропорации с помощью векторов репрограммирования эписомальных iPSC Epi5 ™ (OCT4, SOX2, KLF4, КшРНК MYCL1, LIN28 и p53, кат.No. A14703, Thermo Scientific, Waltham, MA) с использованием Microporator MP-100 (Thermo Scientific, Waltham, MA) и высевают на чашки для культивирования с уменьшенным фактором роста Matrigel (BD Bioscience, Сан-Хосе, Калифорния) в среде для фибробластов (FM ), содержащий 10% FBS в α-MEM. Через 2 дня индукции культуральную среду заменяли на среду для индукции перепрограммирования-I (RIM-I), содержащую 10% FBS (Thermo Scientific), 5% заменителя сыворотки KnockOut (Thermo Scientific), 1% NEAA (Thermo Scientific), 0,11 мМ β-меркаптоэтанол (Thermo Scientific), 3 мкМ CT 99021 (Tocris, Бристоль, Великобритания), 0.1 мМ Na-бутират (Tocris), 10 нг / мл bFGF (Peprotech), 2 мкМ панат (Tocris), 0,5 мкМ RG108 (Tocris) и 0,5 мкМ NECA (Tocris) в DMEM / F12. На 7 день культивирования культуральную среду меняли с RIM-I на RIM-II, содержащую 1xN2 (Thermo Scientific), 1xB27 (Thermo Scientific), 0,005% BSA (Thermo Scientific), 2 мМ GlutaMax-I (Thermo Scientific), 0,11 мМ β-меркаптоэтанол, 3 мкМ CT 99021 и 20 мкМ SB431542 (Tocris) в расширенной среде DMEM / F12 и нейробазальной среде (смесь 1: 1). На 9 день культивирования культуральную среду меняли с RIM-II на RIM-III, содержащую 1xN2, 1xB27, 0.005% BSA, 2 мМ GlutaMax-I, 0,11 мМ β-меркаптоэтанол, 3 мкМ CT 99021, 20 мкМ SB431542 (Tocris) и 100 нг / мл NRG1 (Peprotech, Rocky Hill, NJ) в расширенной среде DMEM / F12 и нейробазальной среде (Смесь 1: 1). Каждую среду меняли через день. На 18-й день колонии SCP были собраны и диссоциированы обработкой аккутазой (Millipore, Billerica, MA) и размножены дополнительной инкубацией в RIM-III.

Дифференциация SCP в SC

SC были дифференцированы, как описано ранее [25].Вкратце, SCP культивировали на планшетах, покрытых матригелем, в дифференцирующей среде SC (SCDM), содержащей 0,2% FBS (Thermo Scientific), 200 нг / мл NRG1 (Peprotech), 4 мкМ форсколина (Sigma, Сент-Луис, Миссури) и 10 мкМ нг / мл PDGF-BB (Thermo Scientific) в среде DMEM. Двумя днями позже культуральную среду заменили средой, содержащей 0,2% FBS и 100 нг / мл NRG1 в DMEM. Питательную среду заменяли через день.

Количественная полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией в реальном времени (qRT-PCR)

Общую РНК экстрагировали из клеток с использованием набора RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA) в соответствии с инструкциями производителя.Два микрограмма РНК подвергали обратной транскрипции с помощью набора для синтеза кДНК SuperScript®VILO ™ (Thermo Scientific) в соответствии с инструкциями производителя. ПЦР выполняли с помощью SYBR и анализировали с помощью системы 7500 Fast Real-Time PCR (Applied Biosystems, Foster, CA). Список праймеров показан в таблице S1.

Иммуноцитохимия

Клетки фиксировали 4% формальдегидом (Sigma) в PBS в течение 10 минут, а затем промывали PBS четыре раза в течение 10 минут. Фиксированные клетки инкубировали и пропускали через 0.2% Triton X-100, 10% FBS и 1% BSA в PBS в течение 1 ч при комнатной температуре. Клетки обрабатывали первичным антителом в PBS, содержащем 1% BSA, в течение 1 ч при комнатной температуре. Клетки трижды промывали PBS и инкубировали при комнатной температуре в течение 20 мин в PBS, содержащем 1% BSA с конъюгированным против мыши Alexa 488 (1: 400, Thermo Scientific), конъюгированным с антимышиным Alexa 546 (1: 400). , Thermo Scientific), конъюгированный с кроличьим Alexa 488 (1: 400, Thermo Scientific), конъюгированный с кроличьим Alexa 546 (1: 400, Thermo Scientific) или конъюгированный с крысиным Alexa 647 (1: 200, Thermo Scientific) вторичные антитела.Иммуноцитохимические изображения получали с использованием микроскопа Axio VertA.1 (Carl Zeiss, Оберкохен, Германия).

Седалищные нервы были получены от мышей и диссоциированы, как описано ранее [25]. Вкратце, мышей перфузировали транскардиально 4% параформальдегидом в PBS. Седалищные нервы выделяли и фиксировали в том же растворе в течение 24 часов при 4 ° C в течение ночи. Фиксированные седалищные нервы погружали в 30% сахарозу в PBS, а затем заключали в соединение OCT (Sakura Finetek USA Inc., Торранс, Калифорния). Срезы седалищного нерва толщиной 15 мкм готовили с использованием криостата, а затем замороженные срезы окрашивали соответствующими антителами, как описано ранее [25]. Используемые антитела перечислены в таблице S2.

Проточная цитометрия

Клетки фиксировали 2% формальдегидом (Sigma) в PBS в течение 10 мин и промывали 3 раза PBS, содержащим 1 мМ EDTA. Фиксированные клетки блокировали и повышали проницаемость с помощью 0,5% Tween-20 (Sigma), 1 мМ EDTA и 0,5% BSA (Millipore) в PBS в течение 20 мин.Клетки инкубировали с конъюгированным первичным антителом (таблица S2) в PBS, содержащем 2% BSA, в течение 10 минут при комнатной температуре. Изотипический контроль IgG (Biolegend, Сан-Диего, Калифорния) использовали в качестве отрицательного контроля для стробирования. После реакции антител клетки промывали 2 раза PBS и анализировали с помощью BD Accuri C6 (BD Biosciences, Billerica, MA).

Вестерн-блоттинг

Лизаты клеток готовили в буфере RIPA, содержащем 50 мМ трис-HCl, pH 8,0, 150 мМ хлорид натрия, 1% тритон X-100, 0,0.5% дезоксихолевой кислоты и 0,1% SDS, а концентрацию белка определяли с помощью анализа бицинхониновой кислоты (BCA). Лизаты клеток (30 мкг белка) разделяли с помощью SDS-PAGE и наносили на мембраны PVDF. После блокирования в блокирующем буфере, содержащем 0,05% Твин 20 и 5% обезжиренного молока в 50 мМ Трис-HCl, в течение 30 мин, блоты инкубировали с первичными антителами (S100β и β-актин) в течение ночи. Мембрану промывали, а затем обрабатывали вторичными антителами, конъюгированными с HRP, в течение 1 часа. Иммунореактивные полосы анализировали с использованием раствора с усиленной хемилюминесценцией (Thermo Scientific).

Получение шванновских клеток, полученных из ИПСК (ИПСК-СК) и первичных шванновских клеток.

ИПСК, полученных из фибробластов крайней плоти новорожденного человека (номер по каталогу CRL-2097; АТСС), культивировали, и ИПСК-СК получали, как описано ранее [25] . Первичные человеческие шванновские клетки были приобретены в ScienCell, и их культивировали в среде для роста шванновских клеток (ScienCell).

Иммуноферментный анализ (ELISA)

Всего 1 × 10 5 iSCP, iSC, iPSC-SC или pSC в 0.5 мл высевали в 24-луночную культуру. Через 24 ч культуральные среды фильтровали через фильтр 0,22 мкм (Millipore). Для измерения концентрации секретируемых нейротрофических факторов (BDNF, GDNF, β-NGF и NT-3) ELISA выполняли на кондиционированной среде, полученной из iSCP и iSCP-SC, в соответствии с протоколом производителя (Abcam, Cambridge, MA).

Совместное культивирование нейронов DRG с iSC в микрофлюидной камере

нейронов DRG получали из эмбриональных крысят на 15-й день, как описано ранее [25].DRG-нейроны крысы помещали в среду роста DRG, содержащую 4 г / л d-глюкозы (Sigma), 50 нг / мл NGF (R&D) и 15% FBS (Thermo Scientific) в MEM (Thermo Scientific) на 12 мм поли-d. микрофлюидная камера, покрытая лизином и ламинином (Millipore, AX45005PBC). Для удаления эндогенных ненейрональных клеток культуры обрабатывали 100 нМ Ara-C (Sigma), 4 г / л d-глюкозы (Sigma), 50 нг / мл NGF (R&D Systems), 1% FBS (Thermo Scientific) и 1 × B27 (Thermo Scientific) в нейробазальной среде в течение 3 дней, а затем заменяли ростовой средой DRG на 1 день на седьмой день культивирования.Затем DRG поддерживали в среде дифференцировки DRG, содержащей 4 г / л d-глюкозы, 50 нг / мл NGF ((R&D Systems), 1% FBS (Thermo Scientific) и 1 × B27 (Thermo Scientific) в нейробазальной среде перед совместным культивированием с СК.Всего 2 × 10 3 СК добавляли к аксональной стороне микрофлюидной камеры в среде DRG SC на 7 дней. Изображения в светлом поле получали с помощью микроскопа Axio VertA.1 (Германия).

In vitro миелинизация сенсорными нейронами человека (HSN)

ИПСК человека (hiPSC) из CRL-2097 [25] поддерживали на планшетах, покрытых матригелем, со средой mTeSR ™ 1 (Stemcell Technologies, Ванкувер, Британская Колумбия, Канада).HiPSCs были напрямую дифференцированы в сенсорные нейроны, как описано ранее [26, 27]. Для дифференцировки HSN hiPSC инкубировали в нокаутной среде (среда KSR), содержащей 15% замену нокаут-сыворотки (ThermoFisher), 1% глутамакс I (ThermoFisher), 1% заменимые аминокислоты (ThermoFisher), 100 мкМ β-меркаптоэтанол, 1% антибиотик / антимикотик (ThermoFisher), 10 мкМ SB431542 (Sigma) и 100 нМ LDN-193189 (Stemgent). Культуральную среду постепенно меняли со среды KSR на среду N2, содержащую 2% добавки B27, 1% добавки N2, 1% глутамакса I и 1% антибиотика / антимикотика в нейробазальной среде (25% среда N2 на 4-й день, 50% среда N2. на 6 день, 75% среда N2 на 8 день и 100% среда N2 на 10 день).Три низкомолекулярных ингибитора, 3 мкМ CHIR99021 (Tocris), 10 мкМ SU5402 (Tocris) и 10 мкМ DAPT (Sigma), были добавлены в культуральную среду со 2 по 10 день. На 6 день ингибиторы SMAD (SB431542 и LDN-193189) были удалены, оставив только три ингибитора в среде. На 10 день клетки повторно высевали с использованием аккутазы (Millipore) на покрытые матригелем 24-луночные планшеты (30 000 на лунку ) в среде N2, содержащей человеческий рекомбинантный 20 нг / мл NGF (Peprotech), 20 нг / мл GDNF (Peprotech ), 20 нг / мл BDNF (Peprotech) и 20 нг / мл NT3 (Peprotech).CHIR99021 (3 мкМ) добавляли к среде до 15 дня. На 18 день клетки обрабатывали 100 нМ Ara-C (Sigma) в течение 24 часов для удаления ненейрональных клеток. В общей сложности 15000 или 20000 iSC были добавлены к культурам HSN в сокультуральной среде, содержащей 1% добавки N2, 0,2% FBS, 1% глутамакса I и 1% антибиотика / антимикотика в среде DMEM / F12, и поддерживались в течение 7 дней для обеспечения нейритогенеза. . Миелинизацию индуцировали средой миелинизации, содержащей 1% добавки N2, 1% FBS, 1%, глутамакс I, 1% антибиотик / антимикотик и 50 нг / мл аскорбиновой кислоты (Sigma) в среде DMEM / F12 в течение 3 недель.Среду обновляли каждый день.

Хирургическая процедура и трансплантация седалищного нерва

Хирургическая процедура, использованная для установления повреждения седалищного нерва и трансплантации клеток, была выполнена, как описано ранее [25]. Вкратце, самцов мышей C57BL / 6 в возрасте 8 недель подвергали анестезии и перерезали левый седалищный нерв примерно на 2–3 мм. Подготовленные iSC или iPSC-SC затем трансплантировали в промежуток 2–3 мм в перерезанном седалищном нерве мышей. Группа трансплантации клеток была разделена на две группы следующим образом: группа I, мыши, обработанные матригелем (5 мкл), считались контролем, и группа II, мыши, обработанные матригелем и iSC (1 × 10 5 клеток / 5 мкл). .Анализ данных проводился через 4 и 8 недель после операции для каждой группы.

Тест Rotarod

Восстановление функции нерва у мышей с повреждением седалищного нерва оценивали с помощью теста Rotarod (Daejong Instrument Industry, Южная Корея) после трансплантации клеток. Все группы мышей прошли предоперационную оценку работоспособности в возрасте от 7 до 8 недель. Контрольных мышей и мышей с трансплантированными iSC помещали на ускоряющий вращающийся стержень, который был запрограммирован на ускорение от 4 до 40 об / мин за 180 с и поддерживали постоянную скорость в течение 120 с.Затем регистрировали задержку падения. В течение дня испытаний мышам проводили по три испытания на испытание с 10-минутным интервалом между испытаниями. Для анализа учитывалась средняя латентность трех испытаний.

Анализ икроножных мышц

Для анализа икроножных мышц иссекали контрольную и iSC-трансплантированную области. Для расчета объема икроножной мышцы измеряли длину × ширину × высоту образца с помощью штангенциркуля Digimatic (Mitutoyo).Формула была [(длина × ширина × высота) / 2] ( 3 мм). Измеряли влажную массу контрольной и икроножной мышцы, инъецированной iSC, и сравнивали соотношения. Образцы мышц Gastrocnemius фиксировали в 4% параформальдегиде для анализа площади поперечного сечения (CSA). После срезов и обезвоживания проводили окрашивание трихромом Массона (# SSK5005-250, BBC Chemical) в соответствии с инструкциями производителя. Анализ проводился с помощью программного обеспечения ImageJ.

Статистический анализ

Результаты представлены в виде среднего значения ± S.Для статистической оценки использовался непарный тест Э.М. Стьюдента t со значениями p 0,05, 0,01 или 0,001 в качестве уровня значимости.

SCP могут быть напрямую перепрограммированы из человеческих фибробластов

Ранее мы определили условия среды, специфичные для линии SCP, для дифференцировки hPSC в SCP [25]. При модифицированном пошаговом использовании среды индукции репрограммирования SCP (RIM-I / II / III) индуцированные SCP без интеграции (iSCP) были успешно преобразованы из человеческих фибробластов путем введения эписомальных векторов на основе oriP / EBNA, кодирующих основные факторы плюрипотентности OCT4 , SOX2 , KLF4 , MYCL1 и LIN28 и р53 shRNA (рис.1а). Экспрессия гена фактора репрограммирования, выбранная на 8 день после трансфекции, затем снизилась до исходного уровня, сравнимого с нетрансфицированными исходными клетками (фиг. S1A). ISCPs морфологически образуют колонии, подобные SCP, происходящим из hPSC, во время репрограммирования культуры и могут быть изолированы для дальнейших анализов и процессов на 18 день (рис. 1a). Идентичность iSCP была фенотипически подтверждена клон-специфической экспрессией GAP43, SOX10 , MPZ и CDh29 на уровне РНК (рис.1b) и GAP43, SOX10, NGFR и MPZ на уровне белка (рис. 1c, d). Более 95% перепрограммированных клеток были положительными для всех протестированных белков-маркеров SCP (рис. 1d). Общие уровни экспрессии OCT4 , SOX2 , KLF4 и MYCL1 в установленных iSCP были значительно ниже, чем уровни, наблюдаемые в тех же эписомальных вектор-опосредованных iPSC (рис. S1A). Количественный анализ ОТ-ПЦР также подтвердил отсутствие трансгенов экзогенного фактора репрограммирования в установленных iSCP (рис.S1B). Установленные iSCP могут быть диссоциированы обработкой ферментом аккутазы без значительной потери жизнеспособности и в дальнейшем стабильно размножаются in vitro в течение 3 недель без морфологических изменений и без потери экспрессии маркера SCP (рис. 2a, b) и способности к пролиферации (рис. 2c, b). г). Пассированные iSCP (p5) поддерживали аналогичные уровни экспрессии маркерных генов SCP ( GAP43 , SOX10 , MPZ , NGFR , CDh29 и FOXD3 ) (рис.2а) и белков (GAP43, SOX10, MPZ и NGFR) (рис. 2б). Распределение пролиферирующих Ki-67-положительных клеток оставалось одинаковым между пассажами (P1: 71,4 ± 5,6%, P5: 70,4 ± 4,3%) (фиг. 2c). Наши результаты демонстрируют, что высокочистые возобновляемые SCP могут быть напрямую преобразованы из человеческих фибробластов с ТФ плюрипотентности в сочетании с оптимизированной средой для индукции SCP.

Рис. 1

Образование iSCP из человеческих фибробластов. a Принципиальная схема процесса перепрограммирования iSCP (вверху).Светлопольные изображения перепрограммируемых клеток (внизу). Колония iSCP (день 18) была коиммуноокрашена маркерами SCP (p75 и SOX10) (внизу). Масштабные линейки = 100 мкм. b Анализ qPCR маркеров SCP ( GAP43 , SOX10 , MPZ и CDh29 ) во время перепрограммирования. Все значения относятся к человеческим фибробластам. Среднее ± S.E.M. ( n = 3–5). c Иммуноцитохимический анализ маркеров SCP (SOX10 и GAP43) в iSCP (18 день).Шкала 100 мкм. d Анализ проточной цитометрии маркеров SCP (GAP43, NGFR, SOX10 и MPZ) в iSCP (день 18). Контроли изотипа обозначены синим цветом.

Рис. 2

Размножение iSCP in vitro. анализ qPCR маркеров SCP ( GAP43 , SOX10 , MPZ , NGFR , FOXD3 и CDh29 ) в человеческих фибробластах (HFF) и hiPSC-дифференцированных SCP (iPSC-SCP) ), отрывок 1 (P1) и отрывок (P5). b Иммуноцитохимический анализ маркеров SCP (GAP43, SOX10, NGFR и MPZ) в SCP в точках P1 и P5. c Иммуноцитохимический анализ маркера пролиферации Ki67 (красный) в iSCP на P1 и P5. Шкала 100 мкм. d Кратность экспансии iSCP на указанных пассажах относительно пассажа 1. Число клеток подсчитывали с использованием гемоцитометра. Среднее ± S.E.M. ( n = 6)

ISCP способны дифференцироваться в SC

Мы дополнительно исследовали, можно ли заставить iSCP дифференцироваться в SC.Большинство iSCP эффективно дифференцировались в веретенообразные SC, аналогичные SC, производным от hPSC-SCP, примерно через 7 дней после дифференцировки с использованием ранее описанной среды дифференцировки SC, содержащей форсколин и высокую концентрацию NRG1β (200 нг / мл) (рис. 3a). ) [25]. Идентичность iSCP-дифференцированных SC (iSC) была подтверждена по клоноспецифической экспрессии GFAP , S100b и PMP22 на уровне РНК (рис. 3b) и SOX10, S100b и MPZ на уровне РНК. уровень белка (рис.3в, г). Более 95% дифференцированных клеток были положительными для всех тестируемых белков фенотипических маркеров SC (фиг. 3d) после 1 недели дифференцировки. Кроме того, уровни BDNF, GDNF, NGF и NT-3, известные как критические факторы регенерации аксонов в PNS, были значительно увеличены в среде для культивирования iSC по сравнению с недифференцированной контрольной средой для культивирования iSCP, как подтверждено с помощью ELISA ( Рис. S2), что указывает на секрецию нейротропных факторов в iSC. Примечательно, что iSC секретируют большее количество BDNF и GDNF, чем клетки положительного контроля, первичные SC (pSC) и iPSC-дифференцированные SC (iPSC-SC) (рис.S2). Уровни секретирования NGF и NT-3 из iSC были немного выше или схожи по сравнению с уровнями из pSC и iPSC-SC (рис. S2). Наши результаты показывают, что iSCP являются полезным источником для производства SC.

Рис. 3

Дифференциация iSCP в шванновские клетки. a Принципиальная схема процесса дифференциации iSC (вверху). Репрезентативные фазово-контрастные изображения дифференцированных iSC (день 7). Масштабные линейки = 200 мкм. b Анализ qPCR маркеров SC ( GFAP , S100b и PMP22 ) во время дифференцировки.Все значения относятся к 0 дню дифференциации. Среднее ± S.E.M. ( n = 3–5). c Иммуноблот-анализ маркера SC S100B во время дифференцировки. Лизаты целых клеток подвергали электрофорезу с помощью SDS-PAGE, и первичные SC (pSC) использовали в качестве контроля. d Иммуноокрашивание на маркеры SC (SOX10, S100B и NGFR) через 7 дней дифференцировки. Ядра клеток окрашивали DAPI (синий). Масштабные линейки = 100 мкм

ISC функционально эффективны в стимулировании роста аксонов и миелинизации in vitro

Чтобы определить, обладают ли iSC способности стимулировать рост аксонов и миелинизацию in vitro, мы использовали две модели совместного культивирования: iSC и модель нейрона DRG крысы и модель сенсорного нейрона (HSN), полученного из iSC и hiPSC.В системе сокультивирования микрофлюидной камеры длина аксонов была увеличена, и количество аксонов, пересекающих микроканавки, было заметно увеличено в нейронах DRG крыс, совместно культивируемых с iSC, по сравнению с монокультурными нейронами DRG (рис. S3), что свидетельствует об активности iSC, способствующей росту аксонов. .

iSCs дополнительно оценивали на функцию миелинизации в сокультуре с HSN (рис. 4a). Подготовленные iSC (фиг. 4c) добавляли к установившейся культуре HSN (фиг. 4b) и оставляли миелинизироваться. К 14 дню в смешанной сокультуре iSC были тесно связаны и выровнены вдоль прорастающих нейритов HSN, что было визуализировано с помощью иммуноокрашивания на S100b и нейрон-специфический тубулин (TUJ-1) (рис.4г). Кроме того, положительные по основному белку миелина (MBP) сегменты миелина iSC (12,6 ± 8,1 сегментов миелина на лунки 24-луночного планшета, n = 8) наблюдались вдоль сегментов нейритов на 28 день смешанной культуры (рис. 4д). Эти результаты ясно демонстрируют, что iSCs обладают способностью стимулировать отрастание аксонов и миелинизацию in vitro, частично за счет секреции нейротрофических факторов, таких как BDNF, GDNF, NGF и NT-3.

Рис. 4

Совместное культивирование iSC с HSN. a Схематическая диаграмма протокола совместного культивирования iSC и HSN.b iSCs, дифференцированные от iSCP, иммуноокрашивали на SOX10 (красный), p75 (зеленый) и человеческое ядро ​​(синий). c HSN, дифференцированные от ИПСК, иммуноокрашивали на BRN3A (красный), TUJ1 (зеленый) и человеческое ядро ​​(синий). d iSCs, сокультивированные с HSN в течение 14 дней, иммуноокрашивали на TUJ1 (красный) и S100B (зеленый). ISCs e , совместно культивированные с HSN в течение 28 дней, иммуноокрашивали на MBP (синий), TUJ1 (красный) и S100B (зеленый) (слева). Большое увеличение области в рамке (справа).Шкала = 100 мкм

ISC обладают способностью улучшать регенерацию седалищного нерва in vivo

Для оценки способности iSCs к регенерации аксонов в PNS in vivo iSCs и iPSC-SC (в качестве положительного контроля) были трансплантированы в Модель мыши с повреждением седалищного нерва. Тест вращающегося стержня был проведен для оценки функционального восстановления координации движений и баланса после трансплантации iSC. Время ожидания падения мышей с вращающегося стержня было значительно улучшено в группах с трансплантированными iSC по сравнению с контрольными группами (рис.5а). Через 12 недель контрольная группа, получавшая матригель ( n = 6), составила в среднем 89 с, тогда как группа, в которой вводили iSC- и iPSC-SC ( n = 6), имела в среднем 165 и 123 с, соответственно (рис. 5б). Через 16 недель контрольная группа в среднем составила 118 с, а группа, в которой вводили iSC- и iPSC-SC, в среднем 200 и 178 с, соответственно (рис. 5b).

Рис. 5

Влияние трансплантированных iSC на модель повреждения седалищного нерва in vivo. a Испытания вращающегося стержня состояли из фазы ускоренного вращающегося стержня (от 4 об / мин до 40 об / мин / 3 мин) и фазы вращающегося стержня с фиксированной скоростью (40 об / мин / 2 мин) и проводились с четырехнедельными интервалами. b Три теста были выполнены для каждого теста в день теста с интервалом в 10 минут на тест. Время падения вращающегося стержня регистрировали в группах, обработанных матригелем (Con), группах, обработанных iPSC-SC (iPSC-SC), и группах, обработанных iSC (iSC). c Длину резецированного седалищного нерва измеряли штангенциркулем через 16 недель после травмы. Среднее ± S.E.M. ( n = 6 мышей на группу). d Восемь недель спустя область регенерированного седалищного нерва вырезали и иммуноокрашивали антителами против S100 (зеленый) и против MBP (красный).Шкала 200 мкм. e Оценка атрофии iSC-трансплантированной икроножной мышцы. f Макроскопические изображения икроножных мышц через 12 и 16 недель после операции. Масштабные линейки 1 см. г Объем икроножных мышц через 12 и 16 недель после операции. h Количественный анализ соотношения веса и веса во влажном состоянии икроножных мышц через 12 и 16 недель после операции. i Трихромное окрашивание по Массону поперечных срезов икроножных мышц через 12 и 16 недель после операции.Масштабные линейки: 100 мкм j Средняя площадь поперечного сечения (CSA) икроножных мышечных волокон в контрольной и iSC-трансплантированной группах ( n = 5). * p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001. Контрольная группа мышей без трансплантации клеток; iPSC-SC, группа мышей с трансплантированными iPSC-SC; iSC, группа мышей с трансплантированными iSC

Улучшенная регенерация седалищного нерва от проксимальной культи до дистальной культи наблюдалась через 16 недель в группах с трансплантированными iSC, тогда как в контрольных группах, получавших матригель, регенерация почти не наблюдалась (рис.5c – e). Длина резецированного седалищного нерва была значительно увеличена в группах с трансплантированными iSC (8,62 ± 1,4 мм) по сравнению с контрольными группами (6,04 ± 0,4 мм) (рис. 5c). Количество S100-положительных и MBP-положительных миелинизированных волокон также было значительно увеличено в группах с трансплантированными iSC по сравнению с группами, получавшими матригель и получавшими iPSC-SC (фиг. 5d, e).

Мы также исследовали, могут ли вновь регенерированные аксоны реиннервировать икроножные мышцы, одну из основных мышц-мишеней седалищного нерва.В результате объем икроножной мышцы был значительно увеличен в группах с трансплантированными iSC (136,5 ± 15,3 мм 3 ) по сравнению с контрольными группами, получавшими матригель (111,7 ± 10,8 мм 3 ) (рис. 5f, g ). Влажный вес икроножной мышцы в группах с трансплантированными iSC (через 12 недель: 24,0 ± 2,7%, через 16 недель: 42,2 ± 2,4%) также был значительно увеличен по сравнению с контрольными группами (через 12 недель, 12,3 ± 2,0%). %; через 16 недель — 24,5 ± 5,1%) (рис. 5h). Мы также обнаружили, что трансплантация iSC увеличивает CASA икроножных мышечных волокон на 1.В 63 раза у мышей с трансплантированными iSC по сравнению с контрольными мышами (группы, получавшие матригель в 12 недель: 3844,8 ± 29,2 мкм 2 , в 16 недель: 5331,0 ± 86,0 мкм 2 ; группы, получавшие iPSC-SC в 12 недель : 5188,0 ± 9,5 мкм 2 , в 16 недель: 6825,5 ± 62,2 мкм 2 ; iSC в 12 недель: 6005,2 ± 190,2 мкм 2 , в 16 недель: 8733,0 ± 75,3 мкм 2 ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.