Клетка обонятельной выстилки
Тип макроглии, покрывающей немиелинизированные обонятельные нейроны
Нейроглия мозга, показанная методом Гольджи

Обонятельные обкладочные клетки ( OEC ), также известные как обонятельная обкладочная глия или обонятельные обкладочные глиальные клетки , являются типом макроглии ( радиальной глии ), обнаруженной в нервной системе . Их также называют обонятельными шванновскими клетками , поскольку они обволакивают немиелинизированные аксоны обонятельных нейронов аналогично тому, как шванновские клетки обволакивают немиелинизированные периферические нейроны . Они также обладают свойством помогать регенерации аксонов.

OEC способны фагоцитировать остатки аксонов in vivo , а in vitro они фагоцитируют бактерии . Обонятельная глия, которая экспрессирует антимикробный фермент лизоцим (LYZ), как полагают, играет важную роль в иммунозащите слизистой оболочки , где нейроны напрямую подвергаются воздействию внешней среды.

OEC были успешно протестированы в экспериментальной аксональной регенерации у взрослых крыс с травматическим повреждением спинного мозга , и в настоящее время проводятся клинические испытания для получения дополнительной информации о травмах спинного мозга и других нейродегенеративных заболеваниях.

Источник

Эмбриональное развитие в центральной нервной системе

В периферической нервной системе OECs рассеяны в обонятельном эпителии и обонятельном нерве . В центральной нервной системе OECs находятся в двух внешних слоях обонятельной луковицы . Во время развития примитивные обонятельные нейроны протягивают свои аксоны из обонятельной плакоды через мезенхиму к тельцефальному пузырьку. [1] После достижения тельцефального пузырька небольшой слой клеток и аксонов покрывает пузырек. Обонятельные аксоны проникают в базальную пластинку глии limitans и обонятельную луковицу , создавая обонятельный нерв и гломерулярные слои . Часть эпителиальных мигрирующих предшественников дает начало обонятельной обволакивающей глии, которая населяет обонятельный нерв и гломерулярные слои. [1] OECs и астроциты взаимодействуют друг с другом, образуя новую глию limitans . [1] OECs отличаются от других глиальных клеток по своему происхождению развития, поскольку они присутствуют как в периферической, так и в центральной нервной системе. Они также формируются на пучках аксонов обонятельных сенсорных нейронов способом, отличным от миелинизации .

Функции

OEC — это радиальные глиальные клетки, которые выполняют множество функций. В обонятельной системе они фагоцитируют остатки аксонов и мертвые клетки. При культивировании в чашке Петри (in vitro) они фагоцитируют бактерии. Многочисленные исследования показали, что OEC могут помочь в лечении травм спинного мозга (SCI) благодаря их регенерирующим свойствам в периферической нервной системе и их присутствию в центральной нервной системе. [2] OEC также известны тем, что поддерживают и направляют обонятельные аксоны, прорастают через глиальные рубцы и секретируют множество нейротрофических факторов . [3]

Клетки OEC экспрессируют глиальные маркеры, такие как глиальный фибриллярный кислый белок , s100 и p75 , а также радиальные глиальные маркеры, такие как нестин и виментин , что может дополнительно помочь исследователям в понимании характеристик маркировки этой специализированной глии.

Регенерация обонятельной системы

План обонятельных нейронов

Обонятельная система млекопитающих необычна тем, что она обладает способностью непрерывно регенерировать свои нейроны во взрослом возрасте. [4] Эта способность связана с обонятельной оболочкой глии. Новые обонятельные рецепторные нейроны должны проецировать свои аксоны через центральную нервную систему в обонятельную луковицу , чтобы быть функциональными. Рост и регенерация обонятельных аксонов могут быть отнесены к OEC, поскольку они образуют пучки, через которые аксоны растут из периферической нервной системы в центральную нервную систему. [5] Обонятельные рецепторные нейроны имеют среднюю продолжительность жизни 6–8 недель и, следовательно, должны быть заменены клетками, дифференцированными из стволовых клеток, которые находятся в слое у основания близлежащего эпителия. Рост аксонов направляется глиальным составом и цитоархитектурой обонятельной луковицы в дополнение к наличию OEC. [4]

Считается, что OEC частично отвечают за нейрогенез первичных обонятельных нейронов посредством процессов фасцикуляции , сортировки клеток и аксонального нацеливания. [6]

Роль в травмах спинного мозга

Травматическое повреждение спинного мозга приводит к постоянной потере двигательных и сенсорных функций в центральной нервной системе, называемой параплегией или тетраплегией в зависимости от места травмы. Другие пагубные эффекты могут иметь место в дыхательной системе и почечной системе в результате травмы. В отличие от периферической нервной системы, центральная нервная система не способна регенерировать поврежденные аксоны, поэтому ее синаптические связи утрачиваются навсегда. Текущее лечение ограничено, а основные потенциальные методы либо спорны, либо неэффективны. Исследования, датируемые 1990-ми годами, начали изучать обонятельную систему млекопитающих, в частности крыс, чтобы получить более глубокое понимание регенерации аксонов и нейрогенеза , а также возможного внедрения этих клеток в место повреждения спинного мозга.

Трансплантация OEC в спинной мозг стала возможной терапией при повреждении спинного мозга и других неврологических заболеваниях у животных. Несколько недавних исследований сообщили, что предотвращение ингибирования OEC представит однородную популяцию клеток в спинном мозге, создавая среду, в которой поврежденные аксоны могут быть восстановлены. В октябре 2014 года польский пожарный Дарек Фидыка стал первым пациентом с параплегией, который восстановил подвижность после трансплантации OEC. [7] [8]

OEC похожи на клетки Шванна в том, что они обеспечивают регуляцию низкоаффинного рецептора NGF p75 после травмы; однако, в отличие от клеток Шванна, они производят более низкие уровни нейротрофинов . Несколько исследований показали, что OEC способны поддерживать регенерацию поврежденных аксонов, но эти результаты часто невозможно воспроизвести. [4] Несмотря на это, OEC были тщательно исследованы в связи с травмами спинного мозга, боковым амиотрофическим склерозом и другими нейродегенеративными заболеваниями. Исследователи предполагают, что эти клетки обладают уникальной способностью ремиелинизировать поврежденные нейроны. [9]

Пептид-модифицированная геллановая камедь и OEC

Трансплантация стволовых клеток была определена как еще одна возможная терапия для регенерации аксонов в центральной нервной системе путем доставки этих клеток непосредственно к месту повреждения спинного мозга. Как OEC, так и нейральные стволовые/прогениторные клетки (NSPC) были успешно трансплантированы в центральную нервную систему взрослых крыс и имели либо положительные, либо нейтральные результаты как метод нейрогенеза и регенерации аксонов; однако ни один из методов не показал долгосрочных полезных эффектов, поскольку выживаемость клеток обычно составляет менее 1% после трансплантации. [3] Неспособность этих клеток выживать после трансплантации является результатом воспаления , неспособности достаточного матрикса процветать и создавать однородную популяцию клеток или миграционной реакции клеток, необходимой для полного восстановления места повреждения. Другой актуальной проблемой с выживанием клеток является использование надлежащих биоматериалов для их доставки к месту повреждения.

В одном исследовании изучалось использование модифицированной пептидом геллановой камеди в качестве биоматериала с OEC и нейральными стволовыми/прогениторными клетками для обеспечения среды, которая позволит этим клеткам выживать после трансплантации. [3] Гидрогель геллановой камеди можно вводить минимально инвазивным способом, и он одобрен FDA в качестве пищевой добавки из-за его химической структуры. Геллановую камедь модифицировали несколькими пептидными последовательностями, полученными из фибронектина, поэтому трансплантационные клетки имеют свойства, тесно связанные со свойствами нативной ткани во внеклеточном матриксе . [3] Имитируя нативную ткань, клетки доставки с меньшей вероятностью будут отторгнуты организмом, а биологические функции, такие как адгезия и рост клеток, будут улучшены за счет взаимодействия клеток между собой и с матриксом. Чтобы определить возможность улучшения жизнеспособности клеток OEC и NPSC, обе клетки совместно культивировали в прямом контакте друг с другом вместе с модифицированной пептидом геллановой камедью. [3]

Эксперимент продемонстрировал, что адгезия, пролиферация и жизнеспособность NSPC значительно увеличиваются, когда в качестве устройства для трансплантации используется модифицированная пептидами геллановая камедь по сравнению с контролем с геллановой камедью. [3] Кроме того, совместное культивирование OEC и NSPC показывает большую выживаемость клеток по сравнению с выживаемостью клеток NSPC, культивируемых отдельно. Результаты свидетельствуют о том, что этот метод трансплантации клеток является потенциальной стратегией для восстановления повреждений спинного мозга в будущем.

Побочные эффекты трансплантации клеток

Исследование показало, что трансплантация клеток может вызвать повышение температуры тела у субъекта с давней травмой спинного мозга. В этом эксперименте температура тела пациентов была повышена до уровня умеренной лихорадки после трансплантации и продолжалась примерно 3–4 дня. Однако исследование предоставляет доказательства того, что даже прошлые травмы спинного мозга могут выиграть от неврологического функционального восстановления, которое трансплантация стволовых клеток может обеспечить в будущем. [10]

Известно также, что трансплантация стволовых клеток вызывает токсичность и реакцию «трансплантат против хозяина» (GVHD). Апоптотические клетки вводились одновременно с гемопоэтическими стволовыми клетками в экспериментальных моделях трансплантации в ожидании улучшения результата. [11] В результате комбинация предотвращает аллоиммунизацию , повышает регуляцию регуляторных Т-клеток (супрессорных Т-клеток) и снижает тяжесть GVHD. [11]

Восприимчивость к инфекциям

OEC обладают свойствами, аналогичными свойствам астроцитов , [12] оба из которых были идентифицированы как восприимчивые к вирусной инфекции. [9] [12]

Маркировка OEC

Частицы оксида железа для МРТ

Поскольку трансплантация стволовых клеток становится все более распространенным средством лечения травматических повреждений спинного мозга, необходимо рассмотреть и сделать более эффективными многие процессы между начальным и конечным результатом. Маркируя OEC, эти клетки можно отслеживать с помощью устройства магнитно-резонансной томографии (МРТ) при их диспергировании в центральной нервной системе [13] В недавнем исследовании использовался новый тип микронных частиц оксида железа (MPIO) для маркировки и отслеживания этих транспортно-опосредованных клеток с помощью МРТ. [13] Эксперимент показал эффективность маркировки OEC более 90% при времени инкубации MPIO всего 6 часов, без влияния на пролиферацию , миграцию и жизнеспособность клеток. [13] MPIO также были успешно трансплантированы в стекловидное тело глаз взрослых крыс, что предоставило первый подробный протокол для эффективной и безопасной маркировки MPIO OEC для их неинвазивного отслеживания с помощью МРТ в реальном времени для использования в исследованиях восстановления центральной нервной системы и регенерации аксонов. [13]

Субпопуляции

Были идентифицированы две различные субпопуляции OEC [14] с высокой или низкой экспрессией на поверхности клеток низкоаффинного рецептора фактора роста нервов (p75).

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Ramón-Cueto A, Avila J (июнь 1998). "Обонятельная глия: свойства и функции". Brain Research Bulletin . 46 (3): 175– 87. doi :10.1016/s0361-9230(97)00463-2. PMID  9667810. S2CID  8527441.
  2. ^ Nocentini S, Reginensi D, Garcia S, Carulla P, Moreno-Flores MT, Wandosell F и др. (май 2012 г.). «Связанные с миелином белки блокируют миграцию обонятельных обкладочных клеток: исследование in vitro с использованием микроскопии отслеживания отдельных клеток и силы тяги». Cellular and Molecular Life Sciences . 69 (10): 1689– 703. doi :10.1007/s00018-011-0893-1. hdl : 2445/36438 . PMID  22205212. S2CID  6548351.
  3. ^ abcdef Silva NA, Cooke MJ, Tam RY, Sousa N, Salgado AJ, Reis RL, Shoichet MS (сентябрь 2012 г.). «Влияние модифицированной пептидом геллановой камеди и обонятельных глиальных клеток на судьбу нейральных стволовых/прогениторных клеток». Biomaterials . 33 (27): 6345– 54. doi :10.1016/j.biomaterials.2012.05.050. hdl : 1822/20032 . PMID  22698724.
  4. ^ abc Ruitenberg MJ, Vukovic J, Sarich J, Busfield SJ, Plant GW (март–апрель 2006 г.). «Обонятельные обкладочные клетки: характеристики, генная инженерия и терапевтический потенциал». Journal of Neurotrauma . 23 ( 3– 4): 468– 78. doi : 10.1089/neu.2006.23.468. PMID  16629630.
  5. ^ Chehrehasa F, Ekberg JA, Lineburg K, Amaya D, Mackay-Sim A, St John JA (февраль 2012 г.). «Две фазы замены восполняют популяцию обонятельных обкладочных клеток после травмы у постнатальных мышей». Glia . 60 (2): 322– 32. doi :10.1002/glia.22267. hdl : 10072/45582 . PMID  22065423. S2CID  7490951.
  6. ^ Windus LC, Lineburg KE, Scott SE, Claxton C, Mackay-Sim A, Key B, St John JA (май 2010 г.). «Ламеллиподии опосредуют гетерогенность взаимодействий центральных обонятельных клеток». Cellular and Molecular Life Sciences . 67 (10): 1735– 50. doi :10.1007/s00018-010-0280-3. PMC 11115728 . PMID  20143249. S2CID  25048015. 
  7. ^ Куинн Б. (21 октября 2014 г.). «Парализованный Дарек Фидыка снова ходит после новаторской операции». The Guardian . Получено 14 февраля 2015 г. [ Фидыка], который, как полагают, является первым человеком в мире, оправившимся от полного разрыва спинномозговых нервов, теперь может ходить с помощью рамы и смог возобновить независимую жизнь, вплоть до вождения автомобиля, при этом чувствительность вернулась к его нижним конечностям.
  8. ^ «Парализованный мужчина снова ходит после клеточного лечения». BBC . 21 октября 2014 г. Получено 14 февраля 2015 г.
  9. ^ ab Harberts E, Yao K, Wohler JE, Maric D, Ohayon J, Henkin R, Jacobson S (август 2011 г.). «Проникновение вируса герпеса человека-6 в центральную нервную систему через обонятельный путь». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (33): 13734– 9. Bibcode : 2011PNAS..10813734H. doi : 10.1073/pnas.1105143108 . PMC 3158203. PMID  21825120 . 
  10. ^ Лю С, Чжэн З, Гао Р, Чжан К, Чжан Л, Чжан Л, Чжан Л, Вэй С, Куан Н, Сонг И (2008). «Влияние трансплантации обонятельных обкладочных клеток на температуру тела пациентов со старой травмой спинного мозга». Neural Regeneration Research . 3 (7): 805–808 .
  11. ^ ab Пессах I, Шимони A, Наглер A (ноябрь 2012 г.). «Апоптозные клетки при аллогенных трансплантациях гемопоэтических стволовых клеток: «превращение мусора в золото»". Лейкемия и лимфома . 53 (11): 2130– 5. doi :10.3109/10428194.2012.690099. PMID  22553946. S2CID  29417980.
  12. ^ ab Cassiani-Ingoni R, Greenstone HL, Donati D, Fogdell-Hahn A, Martinelli E, Refai D, et al. (Ноябрь 2005 г.). «CD46 на глиальных клетках может функционировать как рецептор для вирусного гликопротеин-опосредованного слияния клеток». Glia . 52 (3): 252– 8. doi :10.1002/glia.20219. PMID  15920733. S2CID  25598238.
  13. ^ abcd Sandvig I, Hoang L, Sardella TC, Barnett SC, Brekken C, Tvedt K и др. (2012). «Маркировка обонятельных обкладочных клеток микронными частицами оксида железа и обнаружение с помощью МРТ». Contrast Media & Molecular Imaging . 7 (4): 403– 10. doi :10.1002/cmmi.1465. hdl : 11250/2623054 . PMID  22649046.
  14. ^ Honoré A, Le Corre S, Derambure C, Normand R, Duclos C, Boyer O и др. (март 2012 г.). «Изоляция, характеристика и генетическое профилирование субпопуляций обонятельных обкладочных клеток обонятельной луковицы». Glia . 60 (3): 404– 13. doi :10.1002/glia.22274. PMID  22161947. S2CID  31230806.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Обонятельная_оболочка_клетки&oldid=1227022831"