Glia - neuron interakció
2016.04.27.
[email protected]
Neuronális heterogenitás: Cajal rajzai alapján
Gliasejtek morfológiai diverzitása – Gustaf Retzius
hGFAP-GFP
Emsley 2006
Gliális sejttípusok az idegrendszerben
glia
neuroektodermális eredet (kivéve mikroglia)
glia (görög): ragadós 1858, Rudolf Virchow „agyi kötőszövet” („nervenkitt, nerve-cement”), neuroglia
NEUROGLIA
asztroglia
oligodendroglia
mikroglia
* oligodendrociták * szatellitasejtek * asztrociták * NG2 sejtek * II. típusú asztrociták * olfactory nerve * radiális glia ensheating * Bergmann glia cells (ONEC) * Müller glia * Schwann sejtek * pituicita * tanycita
* glia limitans sejtjei
*adeno* corpus hipofízis pineale gliasejtjei csillagsejtjei
* rezidens mikroglia bevándorolt makrofágok
ependyma *ependymociták *ependymaszervek sejtjei *choroid plexus hámsejtjei
perivaszkuláris
* enterális gliasejtek
periszinaptikus pericelluláris
perinodális asztrociták
GFAP: gliális fibrilláris savas fehérje Hoechst: sejtmag
GFAP festés: az asztrocita térfogatának csak kb. 15%-át adja ki ! A kéregben és HC-ban az asztrocitáknak csak ~15-20 % - a GFAP+ (felnőttben) !!!
hGFAP-GFP
GFAP/GFP in vivo
GFAP/ezrin in vitro plazamembrán – aktin citoszkeleton
Reichenbach 2010, Frotscher 2001
hGFAP-GFP
Asztrocita
Aldh1L1-EGFP
Aldh1L1 Aldh1L1 is a specific pan-astrocyte marker aldehyde dehydrogenase 1 family, member L1 gene, also known as 10-formyltetrahydrofolate dehydrogenase (FDH) 10-CHO-THF is important in purine biosynthesis
Affymetrix
A, Aldh1L1 labels both cell bodies and processes of astrocytes in cortex B, GFAP does not label the finer processes C, GFAP labels a subset of astrocytes whereas Aldh1L1 labels many astrocytes not labeled by GFAP D–F, Aldh1L1 does not label neurons, OLs, or OPCs G–I, Aldh1L1-EGFP transgenic mouse cortex
2008, Ben Barres
Brainbow
Jeff Lichtman (Harvard University)
Brainbow
Asztrocita
Jeff Lichtman (Harvard University)
asztro neuron
Allen and Barres, 2009
Halassa 2007 Reichenbach 2010
A, 3 asztrocita. Különböző neuronális kompartmentumokat más-más asztro kontrollálhat.
B, egyetlen asztro is koordinálhat pl. egy több dendritből álló csoportot
Epilepszia mGuR5
gliális Ca++ szint növekedés (pl): - magas mGluR5 szint asztrocitákon - photolysis of caged Ca++
Single-particle tracking: mGluR5 membránban nem tud a sejttest felé mozdulni !
gliális Glu release
epileptikus aktivitás Pekny 2013 Arizono 2012
Átlapolódó asztrocita territóriumok (domének)
Bushong, Ellismann in Volterra, Meldolesi Nature Rev Neurosci, 2005
Asztroglia „szincícium” Rés-kapcsolatok
Idegi hálózatok mellett Glia network !
propagating intercelllular Ca++ wave Stimulálás: -mechanikus -Glu -ATP -neuronális tüzelés
calcium hullám „átugrik” a sejtmentes sávon
Ca++ hullám a stimulált sejt körül
Ca++ hullám amit a perfúzió eltérít
ATP
Hassinger 1996
InsP3
Sejtről sejtre terjedő calcium hullám: glissandi XY
XZ
In vivo calcium imaging - spontán jelenség - neuronális aktivitástól függ (tetrodotoxinnal blokkolható) - ATP kiváltja, glutamát nem A jelenség észleléséhez alacsony lézer-intenzitás kellett !
Asztrociták mérete és komplexitása
Rágcsáló: ∼20,000–120,000 szinapszis/asztro Ember: ∼2 millió szinapszis/asztro Verkhratsky, Butt 2007
cortical human astrocyte [Image: Nancy Ann Oberheim and Takahiro Takano, University of Rochester Medical School]
„Humanized mice”
Bipotens glia progenitorok: ologodendroglia, asztroglia irányú differenciáció
„Humanized mice”
- humán glia: 3x gyorsabb Ca++ terjedés - jelentősen megnövekedett LTP - szignifikánsan jobb teljesítmény tanulási/memória tesztekben (Barnes maze navigation, object-location memory, contextual and tone fear conditioning)
- egér glia progenitorok beültetése nem jár hasonló eredménnyel
„.. astrocytes are important players in the improvement of cognitive abilities during human evolution…” Zhang, Barres 2013
Glia-neuron interakció aspektusai
Neuron-glia metabolikus együttműködés
Neurovaszkuláris kapcsoltság
1.
Szinaptikus működés szabályozása 3.
Agyi mikrokörnyezet szabályozása 2.
Neurogenezis Neuronal guidence
Patofiziológiai aspektusok
Glia-neuron interakció
Metabolikus együttműködés
Asztrociták számos olyan metabolikus kulcsenzimet expresszálnak, melyek a neuronokban nem fordulnak elő: • glutamát-glutamin ciklus: GS – glutamin synth(et)ase • glikogén mobilizáció: glikogén foszforiláz • oxálacetát anaplerotikus szintézise: pyruvát karboxiláz (azokat a reakciókat, amelyek a citromsavciklus köztitermékeit hozzák létre, anaplerotikus reakcióknak nevezzük) • taurine szintézis: cysteine sulfinate decarboxylase • glycin metabolizmus: glycine cleavage system (glycine decarboxylase complex or GCS, több enzim), nagy glycin koncentrációk aktiválják • neuronális glutathione szintézis prekurzorainak előállítása
„Tripartite” szinapszis
Halassa 2007, 2010
AsztroGlia fiziológia
[Glu]ec koncentráció szabályozása
glutaminase glutamine synthase
[Glu]IC~1-10 mM [Glu]IV~100 mM
[Glu]IC~50uM-1 mM
[Glu]EC~1uM
glutamát-glutamin sönt
Neuronális glutaminsav reciklizálása: glutamát-glutamin ciklus
Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., editors. 1999
Glu transzporterek
AsztroGlia fiziológia
[Glu]ec koncentráció szabályozása
Serkentő (glutamaterg) szinapszis
glutaminase
capillary
Bak 2006
tricarboxylic acid cycle (TCA cycle; Krebs cycle; citric acid cycle)
Ammónia
- szabad ammónia keletkezik neuronban - hiperammonémia veszélyes lehet (gliózis, encephalopátia, felborult Glu/Gln ciklus)
ödéma,
ischemiás
- agy ammónia ürítésének fő útja: gliális GS révén gyártott Gln leadása a vérbe caused by liver diseases, e.g. viral hepatitis, or excessive alcohol consumption
Akkumulált Gln ozmotikus hatása miatt asztro duzzadás
SIRS: systemic inflammatory response syndrome
AsztroGlia fiziológia
[Glu]ec koncentráció szabályozása
-ha Gln[EC] olyan magas, hogy a neuronális Gln felvétel telített, akkor a gliális glutamin leadás gátlódik a „system N” transzport megfordulásával
„System N”: gliális Gln leadás/felvétel
Gln transzporterek
(„Na+-glutamine symporter and a H+ antiporter, sodiumdependent, yet electroneutral” )
„System A” transzporter: neuronális Gln felvétel („concentrative, sodiumdependent and electrogenic”)
„System L” : aminosav antiporter, Na+independent, gliális Gln ürítés és nem-neuroaktív aminosavakba (pl. Leu, Ala) „csomagolt “ammónia felvétele (aminosav shuttle) Gliában rel. kisebb jelentőségű transzporter. Bak LK. et al. 2006
AsztroGlia fiziológia
[GABA]ec koncentráció szabályozása
Gátló (GABAerg) szinapszis
glutamate decarboxylase
Bak LK. et al. 2006
glutaminase
- GABA-erg neuronoknál fontosabb a re-uptake mint a szintézis - GABA-erg terminálisokban kisebb a Gln raktár - GLIA az idegi gátlást tudja kontrollálni ily módon !
Glucose metabolism via pyruvate in neurons (left – N) and astrocytes (right – A) and of glutamine– glutamate (GABA) cycling Gliában a felvett glutamát 85%-a alakul glutaminná, 15% pedig a-KG – malate-pyruvate útvonalra kerül.
Hertz 2013
Glutamát transzporter
be: 1 Glu-, 3 Na+, 1H+ ki: 1 K+
K+ec: ~2-2,5 mM Na+ec: ~130 mM Ca++ec: ~1.5-2 mM Cl-ec: ~100 mM
ionok koncentrációgradiensük szerint mozognak glia
elektrogén a transzporter mert befelé irányuló áram van és depolarizáció: a benti + töltés tovább segíti a – glutamát felvételét
alacsony Na+ic fenntartása kritikus a Glutamát uptake szempontjából !!
!
! alacsony Na+ic fenntartása kritikus a Glutamát uptake szempontjából !!
!
sőt !!! ilyenkor a gliális Glu-transzporter működése meg is fordulhat
excitotoxicitás
glutamát transzport a Na+/K+ pumpa működése miatt energiagényes : 1 glu = 1.5 ATP
ha asztro energiája kevés és Na+/K+ homeosztázis felborul asztro nem tud glutamátot eltávolítani
de gliális Na+/Ca++ exchanger (NCX) „reverz” módja javíthat a helyzeten ! ki: Na+ be: Ca++ (asztron relatíve magas denzitásban van NCX)
Glia-neuron interakció Neuroenergetika (alap)
Luc Pellerin et al. 2007, 2010
GLUT3: neuronális glükóz transzporter
GLUT1: gliális glükóz transzporter
Asztro: glikogén raktár ! MCT: laktát transzporterTCA cycle (monocarboxylate)
Agyban: glükóz (majdnem) teljes oxidációja (6CO2+6H20) !!
Glycogen granules Sárga nyilak: glikogén szemcsék asztrocitában kicsi, kerek, sötét szemcsék glikogén → glükóz
Neuronokban is van glikogén szintetáz, de inaktív. Ha inaktivitása mutálódik: aberráns neuronális glikogén felhalmozódás: Lafora disease. Öregedésben is lehet szerepe. http://synapses.clm.utexas.edu/anatomy/astrocyte/glycogen.stm
Agyi glikogén (humán): 0,5-1,5g (0,1% of total brain weight)
Glutamáterg aktiváció: korai fázis
1. Glu ürülés szinapszisban AMPA receptor aktiváció, EPSP, Na+ belépés 2. depolarizációs hullám, fesz. függő Na+ csatornák nyílnak, Na+/K+ ATPáz visszaállítja iongradienst - ami sok energiát használ 3. oxidatív foszforiláció aktiválódik, NADH elhasználódik
5. De: AMPAR aktivációra a neuronális glükóz felvétel csökken
4. Citromsavciklus felpörög - piruvát elhasználódik, nő a glükóz és laktát lebontás 6. főleg laktátot használ az idegsejt !
Glutamáterg aktiváció: késői fázis
GLAST: be: 1 glutamát-, 3 Na+, 1 H+ ki: 1 K+
1. A szinaptikus résbe kerülő glutamátot az asztrocita felveszi (GLAST, GLT1 glutamát transzporterek) 2. ez nagy Na+ influxot is jelent, amit Na+/K+ ATPáz állít helyre 3. és aktiválódik a glükóz transzport 4. és a glükóz feldolgozás is a gliában 5. a glikolízis nagy citoplazmás NADH szint növekedést okoz ami segíti piruvát→laktát átalakulást, és a laktát ürülést
Glutamáterg aktiváció: intenzív és hosszútávú stimuláció 1. intenzív glutamate reuptake asztrocitákban, és az ec. glükóz készlet hamar kimerül 2. ilyenkor a gliális glikogén mobilizálódik
3. glikolízis az elsődleges energiatermelési útvonal ilyenkor
- asztrocita glikogénje lokálisan, saját környezetében hasznosul - CNS fehérállományban a raktározott glikogén 20 perccel növelheti meg az axon funkcióképességi idejét
4. és a laktát termelődés biztosítja a magas glikolitikus rátát
Glia-neuron interakció Metabolikus együttműködés Amiről eddig beszéltünk : Asztrocita – neuron laktát sönt hipotézis (ANLSH)
Astrocyteneuron lactate shuttle Hipotézis !!! arról, hogy a neuronális aktivitás és glükóz felhasználás az asztrociták aerob glikolízisét és a neuronok laktát hasznosítását vonja maga után.
Dienel GA, Cruz N. 2004 Pellerin et al. 2007
A „neurometabolikus community” megosztott: csak glükózt vagy laktátot is használ az agy energiaként !!
- genetically encoded FRET sensor Laconic – in vivo imaging
•Astrocytes and neurons accumulate intravenously applied Llactate •Astrocytes maintain significantly higher lactate levels than neurons •This lactate gradient is a prerequisite for a carrier-mediated lactate flux from astrocytes to neurons
- patkány HC: tanulás során ec. glikogén eredetű laktát szint nő - gliális laktát transzporterek (MCT4 vagy MCT1) kilövése amnéziát okoz, amit Llaktát visszaállít (de a glükóz nem !!) - neuronális laktát transzporter hiánya szintén amnéziához vezet, amit sem a laktát, sem glükóz nem állít helyre
Arc, Zif268, c-Fos, and BDNF neural plasticity related genes
glutamátra adott neuronális válasz
neuronális Ca++ jel
Glia-neuron interakció
Metabolikus együttműködés
Neuronális glutathione szintézis prekurzorainak előállítása asztrocitákban • Glutathione (g-glutamylcysteinylglycine, GSH): szulfhidril (-SH) antioxidáns, antitoxin, enzim kofaktor. GSH nagyon fontos a ROS (reactive oxygen species) detoxifikációban !! • a GSH egy tripeptide C10H17N3O6S, mely egy-egy aminosav gyököt tartalmaz az alábbiakból: glutamát, cisztein, glicin A GSH szulfhidril csoportja alkalmas a ROS redukálására. A GSH oxidált formája két molekulából áll, melyet diszulfid híd tart össze (GSSG).
Glutathione hiány : súlyos károsodások, neuronvesztés !!!!
Glia-neuron interakció
Metabolikus együttműködés
Glutathione
Neuronok nem képesek a cystine cystein redukcióra. A glutathion előállításhoz szükséges cysteint az asztrocitáktól kapják.
O2−: superoxide, H2O2: hydrogen peroxide, GPx: glutathione peroxidase, CAT: catalase, NO: nitric oxide, ONOO−: peroxynitrite, HO⋅: hydroxyl radical, SOD: superoxide dismutase Aojama 2008
Glia-neuron interakció aspektusai
Neuron-glia metabolikus együttműködés
Neurovaszkuláris kapcsoltság
1.
Szinaptikus működés szabályozása 3.
Agyi mikrokörnyezet szabályozása 2.
Neurogenezis Neuronal guidence
Patofiziológiai aspektusok
Agyi mikrokörnyezet szabályozása Ion-homeosztázis az extracelluláris térben „K+ spatial buffering” Retina, K+ siphoning Extracellular space Cl- homeosztázis
[Glu]ec szabályozása Ammónia [GABA]ec szabályozása
Ca++ homeosztázis
Víz - homeosztázis szabályozása
pH szabályozás
Swelling
AsztroGlia fiziológia Intracelluláris
Ion-homeosztázis az extracelluláris térben
K+ic: ~100-140 mM Na+ic: <10 mM Ca++ic: <0,0001 mM Cl-ic: ~30-40 mM (glia) Cl-ic: ~2-10 mM (neuron)
K+ec: ~2-2,5 mM Na+ec: ~130 mM Ca++ec: ~1.5-2 mM Cl-ec: ~100 mM
Neuronok: Na+, Ca++ influx: depolarizáció K+ efflux: repolarizáció EC térben relatíve alacsony a [K+], kicsi a térfogat - kis K+ release is nagy változást okoz Ha EC térben [K+] magas a K+ efflux lassul, repolarizáció nem tökéletes neuron depolarizált lesz, Na+ csatornák inaktiválódnak „conduction block”
Neuron is ! Na+/K+ATPáz
Extracelluláris agyi környezet
Glia ! Kloridkapcsolt K+ uptake
K+ spatial redistribution
K+ec -t el kell távolítani !!
AsztroGlia fiziológia
„K+ spatial buffering”
K+ térbeli pufferelés
1960, Stephen William Kuffler - piócából asztrocitát izolál + K+ - glia is elektromos választ ad - neuronális aktivitást glia érzékeli: 1966, Orkand RK, Nicholls JG, Kuffler SW Effect of nerve impulses on the membrane potential of glial cells in the central nervous system of Amphibia. J Neurophysiol 29:788–806.
nervus opticus stimuláció
a nem mielinált axonok körüli gliában lassú de- és repolarizáció később extracelluláris mező-potenciál mérések és aktivitás-függő [K+]ec mérések optikai imaging agyszeleteken (intrinsic optic signals (IOS), ec. tér zsugorodása/tágulása)
„K+ spatial buffering”
1. K+ feszültségfüggő csatornákon át távozik neuronból 2. normális esetben ennek nagy részét a sejt visszaveszi a 3Na/2K ATPáz ionpumpával
5.
3. a többlet K+ -ot a glia veszi fel szintén a 3Na/2K ATPáz révén illetve elektrokémiai gradiens mentén K+ csatornákon (Kir) át. Ekkor Cl- is kotranszportálódik, hogy fennmaradjon az ionegyensúly. Ezúton a lecsökkent ec Na+ is pótlódik.
6.
4.
4. a K+ többlet a réskapcsolatokon át szétterjed a glia-hálózatban 5. K+ csatornákon át leadódik az intersticiális térbe (spatial buffering) vagy a perikapilláris térbe (siphoning)
6. a perikapilláris térből endotélsejtek a 3Na/2K ATPase pumpa segítségével felveszik és a kapillárisba üríthetik
1.
3.
2.
http://archimede.bibl.ulaval.ca/archimede/fichiers/25580/ch05.html
AsztroGlia fiziológia
Inward rectifier kálium csatornák (Kir) nagy denzitásban és lokalizáltan a glián (pl Kir4.1) periszinaptikusan és perikapilláris területeken.
„K+ spatial buffering”
Térbeli K+ pufferelés a gliasejtek nagy K+ permeabilitásától és a glia hálózattól függ
Benfenati and Ferroni, 2010
AsztroGlia fiziológia
„K+ spatial buffering”
- epilepszia esetén a K+ eltávolítórendszer hibás lehet → K+ dyshomeostasis: K+ec =10-12 mM is lehet roham esetén
Extracell [K+] mérése egy mérés
- glia-specifikus Kir4.1 deléció - HC stratum radiatum szinaptikus aktiválás - ec. K+ konc. mérése ionszenzitív elektróddal - eredmény: ec. K+ eltávolítás késleltetett
sok mérés
Glia-neuron interakció aspektusai
Neuron-glia metabolikus együttműködés
Neurovaszkuláris kapcsoltság
1.
Szinaptikus működés szabályozása 3.
Agyi mikrokörnyezet szabályozása 2.
Neurogenezis Neuronal guidence
Patofiziológiai aspektusok
Glia Neuron szignalizáció Gliotranszmisszió
Volterra, Meldolesi Nature Rev Neurosci, 2005
Glia-neuron interakció
Gliotranszmitterek
Glia fiziológia
Nem – vezikuláris release
Transzporterek megfordulása pl. Glu release asztroból csak patológiás esetekben
Hemichannels Glu, Asp, ATP release Connexin Pannexin
P2X7 purinoreceptorok nagy pórus – ATP release patológiás esetekben, ha extracell ATP szint magas
Volume-activated anion channels glutamát és taurin ürülése; hipozmotikus körülmények közötti asztro swelling hatására nyílnak Pl.: pituicitákból taurin release, ez VP/OT neuronok glicinreceptoraival kerül kapcsolatba: VP/OT release: a test ozmotikus homeosztázisának szabályozása
Glia fiziológia
Gliotranszmitterek Vezikuláris release (exocitózis)
- lokális !! Ca++ indukálja a plazmamembrán/vezikula fúziót - vezikuláris Ca++ szenzor: synaptotagmin I - vezikuláris még: synaptobrevin II - plazmamembrán: syntaxin, SNAP25 - ezek alkotják együtt a SNARE komplexet
- asztroban minden komponens jelen van !! (mint ami neuronokban!) - VLUT is van asztroban ! - szinaptikus-szerű mikrovezikulák
... stb, persze sokkal komplexebb ...
Gliotranszmitterek
Vezikuláris release (exocitózis) ELMI: szinaptikus-szerű mikrovezikulák (SLMVs) asztrocitában (hippocampus) méretre és formára is hasonlítanak a szinaptikus vezikulákhoz
Volterra, Meldolesi 2005
Glia fiziológia
Gliotranszmitterek Vezikuláris release (exocitózis)
- neuron: feszültség-függő Ca++ influx: gyors -glia: Ca++ belső raktárakból: lassú, de hosszan tartó
Asztro glutamát release-t stimulálhatja: - P2Y, mGluR, bradykinin, BDNF receptor aktiváció - ic. Ca++ kelátorok (pl. BAPTA-AM) teljesen gátolják
Asztro szekretálhat D-serine-t is, ez speciális gliotranszmitter, glia gyártja Lserin-ből racemase enzim révén: NMDAR glycin kötő-helyeit stimulálja Asztro/neuron kommunikáció !
- HC asztrocitákban speciális exocitózis: “kiss and run” exocitózis: vezikula rövid ideig (~2 ms) nyit, aztán zár – nem ürül ki teljes tartalma !
Gliotranszmitterek Glutamát exocitózis asztrocitákból 2004 Bezzi, Paola
TIRF mikroszkópia
[Ca++]ic ↑ hatására FM-64 kiürül a vezikulumokból
VGLUT EGFP
együtt
TIRF
Volterra, Meldolesi 2005
FM-64 festék
Glia-neuron interakció
Glia Neuron szignalizáció
Példa 1. Hippocampus
2. Gliotransz misszió
Heteroszinaptikus depresszió Feed-forward szinaptikus moduláció
1. Glutamát ürül (1, piros folt) amikor a Schafferkollaterális (S) - piramissejt (P) szinapszis nagy frekvenciájú tüzelése stimulál egy asztrocitát 2. Az asztrocita erre ATP kibocsátással reagál
3. Ez gyorsan adenozinná alakul (2; kék folt), ami egy másik S-P kapcsolatot a preszinaptikus adenozin A1 receptoron keresztül szupresszálni fog ! tonic suppression of synaptic transmission
Volterra, Meldolesi 2005
Glia-neuron interakció
Glia Neuron szignalizáció
Példa 2. Hippocampus
2. Gliotransz misszió
Szinaptikus transzmisszió asztrociták általi modulációja Feedback moduláció Gátló szinapszis potenciációja GABAerg interneuronok és piramissejtek között 1.
GABA ürül (1; sárga folt) GABAerg interneuronpiramissejt szinapszisban, repetitív tüzelés során
2.
a GABA a szomszédos asztrocitán GABAB receptorokat aktivál
3.
ez az asztrocita glutamát ürítéssel válaszol (2; red spot) mely a GABAerg interneuront éri
4.
ez tovább potencírozza (feedback potenciáció) a GABAerg interneuron’s általi gátlást (3) (decreases GABA mediated synaptic failures) Volterra, Meldolesi 2005
Hipofízisben (pituicita !) morfológiai változások:
Asztrocita morfológiai változásai (remodelling)
Neurohipofízisben pituicita retrakció (szürke) következik be az axonokról és erekről a neuroszekretoros tevékenység aktivációjának hatására: nagyobb release, könyebb véráramba jutás Theodosis 2008 http://www.auburn.edu/academic/classes/zy/hist0509/html/Lec10Endocrineorgans.html
Glia-neuron interakció
Szinaptogenezis
• Néhány hetes tiszta RGC (retinal ganglion cell) vagy gerincvelői motoneuron tenyészet: -glia +glia - alacsony szinaptikus aktivitás, - szinaptikus fehérjék alacsony szintje • Asztroglia + RGC kokultúra: - nagy szinaptikus aktivitás (100 X); - szinapszisszám nő (7X) • 1 héttel asztrociták eltávolítása után a kokultúrákból: - a legtöbb szinapszis eltűnik
Shai Shaham 2005
Ullian EM. Christopherson KS, Barres BA 2004 ACM: asztro “conditioned medium”, asztro tenyészet felülúszója
Thrombospondin (TSP): sejt-sejt és sejt-mátrix adhézió (fibrinogen, fibronectin, laminin, collagen és integrin kötő glikoprotein)
In vitro szinapszis OK
Tenyésztett neuronok közti szinapszisok száma
Glia-neuron interakció
Neuron Glia szignalizáció
Példa 1. Hippocampus
1. N G : neurotranszmitter spillover
Schaffer-kollaterálisok stimulációja [Ca2+] ic növekedést vált ki CA1 stratum radiatum asztrocitákban - repetitív Ca++ szignálokat csak a nagy-frekvenciájú stimuláció vált
Schaffer collaterals are axon collaterals given off by CA3 pyramidal cells in the hippocampus. These collaterals project to area CA1.
Porter, Porter,McCarthy McCarthy1996 1996
Glia-neuron interakció Példa 2. Cerebellum
-parallel rost/Purkinje neuron szinapszis okat Bergmann glia körbeveszi
Verkhratsky Butt 2007
1. N G : neurotransz mitter spillover
Bergmann glia főbb nyúlványa
-parallel rost stimulációra Bergmann gliában erősen lokalizált Ca++ válaszok jelennek meg – szignalizációs mikrodomének
Neuron Glia szignalizáció
A: kísérleti felállás: parallel rost stimuálció – Bergmann glia Ca++ imaging
B: Bergmann glia Oregon green 488 BAPTA-1 Ca++-szenzitív fluorfestékkel feltöltve. Ca++ mérés több régióban C: Bergmann glia mikrodomének sematikus rajza. Több, közel futó parallel rost egy mikrodomént aktiválhat.
Glia-neuron interakció
Neuron Glia szignalizáció
Példa 3. Cerebellum
Neuronális acetilkolin release asztrogliális Ca++ tranzienseket generál
1. N G : neurotranszmitter spillover
Szeptumból hippocampusba érkező kolinerg afferensek repetitív stimulációja [Ca2]ic oszcillációkat vált ki a stratum oriensben található asztrocitákon, muszkarinikus AchRec-on keresztül. Araque 2002 Tehát asztrociták távoli axonális inputra is reagálhatnak. Példa 4. Hippocampus
GABAerg interneuronok aktiválják asztrocitákat CA1 piramissejteken szinaptizáló GABA-ergic interneuronok repetitív tüzelése [Ca2]ic szint növekedéshez vezet a környező asztrociták egy csoportjában (paired patch-clamp recordings), GABAB receptoron át, extracell Ca++-tól függő módon Kang 1998
Példa 5. Hippocampus Neurotrophin kiváltotta Ca++ szignalizáció asztrocitákban BDNF (amely neuronokból aktivitás-függő módon ürülhet) a TrkB-T1 receptorokon keresztül késleltetett [Ca2]ic növekedést váltott ki CA1 asztrocitákon Reviewed in Volterra, Steinhauser 2004
Rose 2003
Absence of microglia results in markedly increased brain injury after cerebral ischaemia. Cx3Cr1GFP+/- mice were fed a chow diet containing the CSF1R antagonist PLX3397 for 21 days, which resulted in an almost complete elimination of resident brain microglia.
Stroke: agyi infarktus kiterjedése mikroglia-depletált állatokban jóval nagyobb
Mikroglia hiányában: - eltűnt a stroke-ot követő spreading depolarizáció - lassú neuronális oszcilláció lépett föl