Истмический организатор

Истмический организатор , или организатор перешейка , также известный как граница среднего мозга и заднего мозга ( МГМ ), является вторичной организаторской областью, которая развивается на стыке среднего мозга и заднего мозга (эмбриональный задний мозг ). ^[1] МГМ экспрессирует сигнальные молекулы , которые регулируют дифференциацию и формирование паттерна прилегающего нейроэпителия . Это позволяет развивать средний и задний мозг , а также специфицировать подтипы нейронов в этих областях. ^[2] Тот факт, что МГМ достаточен для развития среднего и заднего мозга, был показан в эксперименте , в котором клетки МГМ перепела , трансплантированные в передний мозг цыпленка , смогли вызвать эктопию среднего мозга и мозжечка . ^[3]

Развитие перешейка (MHB)

Развитие и расположение MHB опосредовано факторами транскрипции Otx2 и Gbx2 . ^[2] Otx2 экспрессируется в передней нервной трубке , а клетки в задней нервной трубке экспрессируют Gbx2 . ^[3] Эти два гомеодоменных фактора транскрипции активируются Irx1 , а затем перекрестно ингибируют друг друга в развивающейся центральной нервной системе (ЦНС). ^[3] Это приводит к созданию определенной границы, которая становится областью истмического организатора после закрытия нервной трубки. ^[2]

Сигнальные молекулы

Обычная комбинированная схема экспрессии всех задействованных сигнальных молекул необходима для формирования и поддержания MHB, а также для развития среднего мозга и мозжечка. Следующие три сигнальные молекулы действуют во взаимосвязанной сети для создания и поддержания MHB. ^[3] Потеря любой из них приводит не только к снижению экспрессии двух других, но также к частичной или полной потере среднего и заднего мозга.

Фгф8

Взаимодействие между Otx2 и Gbx2 в MHB приводит к экспрессии фактора роста фибробластов 8 (Fgf8) . Из известных изоформ Fgf8 , Fgf8a и Fgf8b , как было показано, экспрессируются в истмическом организаторе, причем преобладает Fgf8b . ^{[1] Экспрессия}Fgf8 приводит к активации En1 в клетках, которые экспрессируют как Irx1 , так и Otx2 .

Было показано, что Fgf8 является организующей молекулой в MHB с помощью эксперимента, в котором шарик, нагруженный Fgf8, был помещен в более переднюю область нервной трубки. ^[3] Это привело к образованию нового эктопического MHB и показало, что Fgf8 может имитировать активность MHB, чтобы вызвать образование структур среднего и заднего мозга из передних тканей .

Сигнализация Fgf8 в MHB в сочетании с экспрессией Otx2 вызывает дифференциацию дофаминергических нейронов в среднем мозге. С другой стороны, когда экспрессия Fgf8 распространяется на экспрессирующий Gbx2 задний мозг, это приводит к дифференциации серотонинергических нейронов. Позже в эмбриональном развитии экспрессия Fgf8 локализуется в ростральных клетках , экспрессирующих Gbx2 (каудальная область MHB) в нервной трубке. ^[4]

Wnt1

Wnt1 в основном экспрессируется во всем среднем мозге ( клетки, экспрессирующие Otx2 ) в первую очередь.^[5] После того, как граница между средним и задним мозгом сформирована, экспрессия Wnt1 локализуется в верхней пластинке нервной трубки и в задней области среднего мозга. В MHB Wnt1 играет роль в пролиферации клеток, а также поддерживает экспрессию FGF8 .

Выгравированный-1

Фактор транскрипции En1 экспрессируется в MHB. В клетках, которые экспрессируют как Otx2 , так и Irx1 , En1 активируется сигналом Fgf8. Экспрессия En1 в клетках, которые экспрессируют как Pax2, так и Otx2 , приводит к идентичности/судьбе среднего мозга. ^[5]

Ссылки

^ ab Накамура, Х; Ватанабе, И (2005). «Организатор перешейка и регионализация среднего и заднего мозга». Международный журнал биологии развития . 49 ( 2–3 ): 231–5 . doi : 10.1387/ijdb.041964hn . PMID 15906236.
^ abc Siegelbaum, Steven A., and A. James Hudspeth. Principles of neural science. Eds. Eric R. Kandel, James H. Schwartz, and Thomas M. Jessell. Vol. 5. New York: McGraw-hill, 2013. ^{[ нужны страницы ]}
^ abcde Sanes, D; Reh, T; Harris, W (2012). "Глава 2: Полярность и сегментация". Развитие нервной системы (3-е изд.). Burlington, MA: Academic Press. стр. 23–48 . ISBN 9780080923208.
^ Wurst, W; Bally-Cuif, L (февраль 2001 г.). «Формирование паттерна нервной пластинки: вверх и вниз по течению от истмического организатора». Nature Reviews. Neuroscience . 2 (2): 99– 108. doi :10.1038/35053516. PMID 11253000.
^ аб Накамура, Х; Катахира, Т; Мацунага, Э; Сато, Т. (сентябрь 2005 г.). «Организатор перешейка для развития среднего и заднего мозга». Обзоры исследований мозга . 49 (2): 120–6 . doi :10.1016/j.brainresrev.2004.10.005. ПМИД 16111543.

[Nakamura,_Harukazu_and_Yuji,_2003-1] Накамура, Х; Ватанабе, И (2005). «Организатор перешейка и регионализация среднего и заднего мозга». Международный журнал биологии развития . 49 ( 2–3 ): 231–5 . doi : 10.1387/ijdb.041964hn . PMID 15906236.

[Kandel,_2013-2] Siegelbaum, Steven A., and A. James Hudspeth. Principles of neural science. Eds. Eric R. Kandel, James H. Schwartz, and Thomas M. Jessell. Vol. 5. New York: McGraw-hill, 2013. ^{[ нужны страницы ]}

[Sanes-3] Sanes, D; Reh, T; Harris, W (2012). "Глава 2: Полярность и сегментация". Развитие нервной системы (3-е изд.). Burlington, MA: Academic Press. стр. 23–48 . ISBN 9780080923208.

[Wurst_2001-4] Wurst, W; Bally-Cuif, L (февраль 2001 г.). «Формирование паттерна нервной пластинки: вверх и вниз по течению от истмического организатора». Nature Reviews. Neuroscience . 2 (2): 99– 108. doi :10.1038/35053516. PMID 11253000.

[Nakamura,_Harukazu,_et_al._2005-5] аб Накамура, Х; Катахира, Т; Мацунага, Э; Сато, Т. (сентябрь 2005 г.). «Организатор перешейка для развития среднего и заднего мозга». Обзоры исследований мозга . 49 (2): 120–6 . doi :10.1016/j.brainresrev.2004.10.005. ПМИД 16111543.