Gliális sejttípusok az idegrendszerben

Gliális sejttípusok az idegrendszerben

Gliális sejttípusok az idegrendszerben neuroektodermális eredet (kivéve mikroglia) neuronok

neuroglia

asztroglia

mezodermális eredet

erek falát és agyhártyákat alkotó sejtek

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

GLIA: gyűjtőfogalom !!! “gliák”

* rezidens mikroglia bevándorolt makrofágok

ependyma *ependymociták

*ependymaszervek sejtjei *choroid plexus hámsejtjei

perivaszkuláris

* enterális gliasejtek

periszinaptikus

pericelluláris perinodális asztrociták

Szatellitasejtek

http://neurolex.org/wiki/Sao792373294

Satellite glial cells (SGCs)

- a neuronok sejttestjéhez közvetlenül illeszkedő sejtek - PNS-ben a ganglionokban - asztrocitákhoz hasonló funkciók PNS-ben - neural crest eredetűek

Gu, Huang 2010

Afferent-stimulated ATP release from the soma of a Dorsal Root Ganglion neuron and the excitatory (red arrow) and inhibitory (black arrow) control of the neuronal activity by SGCs.

Szatellitasejtek Satellite glial cells (SGCs)

Érző neuron – SGC unit. A: egér DRG, SGC sejtek neuronok körül. A neuronSGC egységeket kötőszövet (ct) választja el . *: nem myelinált axonok Schwann sejtekkel körülvéve. sc: SGC. B: érző ganglion sematikus szerkezete.

GS+ (glutamin szintáz) szatellitasejtek, nyíl: sejttestjük Hanani 2005

Schwann sejt

axon Schwann cells forming myelin - myelinálás a periférián sheathes around axons. - egy Schwann sejt – egy axont myelinál

- minden internodus egy sejthez tartozik - neural crest eredetűek - 4 típus: - myelináló (nagy átmérőjű axon körül) - nem myelináló (kis axonnal kapcsolatos sejt axon-kötegeket különít el) - periszinaptikus (neuromuszkuláris) - terminális (érzőidegek)

nucleus node of Ranvier

Schwann sejt

Periférián

nem-myelinált axon

http://www.wesapiens.org/file/2109169/Myelinated+nerve

myelinált axon, Schwann sejttel

Schwann sejt

mitokondrium

Nem myelinált axon, csak egy egyszerű Schwann membránnal körbekerítve

kollagén rostok

Schwann sejt Schwann sejtek neural crest eredetűek, a növekvő axonok mentén vándorolnak. A korai Schwann prekurzorok axonális kontakt nélkül nem élnek túl.

Nave, Schwab 2005 Corfas, Ramsay 2003

(1) Schwann cell progenitors proliferate and populate axon bundles (2) immature Schwann cells face a binary choice: (3) they either stay tightly associated with several axons to form a Remak bundle

(4) or alternatively they single out larger axons and differentiate into myelinating Schwann cells (5) The entire path of Schwann cell development and myelination is remote controlled by the neurons through expression of the neuregulin-1 on the axonal surface.

Schwann sejt

Myelin

P2, protein 2 - FABP család tagja - myelin citoplazmatikus oldalán expresszálódik - talán intracelluláris zsírsavtranszport ban játszik MAG - periaxonális Schwann sejt membránban - funkciója is mint a CNS-ben: axon/myelin kapcsolat („axon-recognition”, adhézió, myelin-integritás fenntartása) PLP/DM20 - Van PNS-ben is, de itt funkciója ? - PLP-KO egér: PNS myelináció OK

MBP - jelen van, de nem olyan fontos, mint CNS-ben - shiverer mutánsban CNS hypomyelinált de PNS nem Verrkhratsky, Butt 2007

Schwann sejt

PMP22, Peripheral myelin protein 22 - tetraspan membrane glycoprotein - trembler mutáns (PMP22 pontmuációk): PNSscpecifikus dismyelináció (P0 KO-hoz hasonló) - myelináció kezdeti lépéseit, majd a myelinhüvely vastagságát és stabilitását is szabályozza - valószínűleg integrin/laminin kötésben is részt vesz

P0, Peripherial myelin protein zero - glycoprotein, IgCAM szupercsalád tagja - PNS myelin 50% -a - Schwann-sejt specifikus (ODC nem expresszálja) - myelin lamellák adhéziójáért felel (mint PLP CNS-ben) - P0 KO egerek: komoly hiponyelináció és axondegeneráció - bár a myelinképzés kezdeti lépései nem értintettetek

P0-PMP22: ec. heterophilic interaction P0-P0: homophilic interaction

http://structbio.vanderbilt.edu/sanders/Research_Julia_Ver_1/Research.html

Bell, Haites 1998

http://adc.bmj.com/content/78/4/296.full

Piros kör: Schwann sejt magja

Schwann sejt Schwann cells (blue) form myelin by wrapping an inner process (arrow) around an axon (orange); initially loose wraps later compact. The entire axon– Schwann cell unit is surrounded by a basal lamina (gray). Schwann cells have two very distinct surfaces: the adaxonal membrane contacting the axon and the abaxonal membrane contacting the basal lamina.

Taveggia 2007

Krinke 2000

Rat sciatic nerve, teased fiber technique. Sudan black. Nyílhegy: nodes of Ranvier; Szaggatott vonal: Schmidt-Lanterman incisures („rés”) – ez PNS-re jellemző, CNS-ben ritka !! Oligodendroglia CNS-ben: nincs bazális membrán !!

Goodenough, Paul 2003

Schwann sejt Cajal bands are cytoplasm-filled channels that lie underneath the plasma membrane of the Schwann cell. Cajal bands contain microtubules that participate in the delivery of mRNA from the nucleus to distal sites at which it is translated.

Court 2004

a, Longitudinal and transverse protoplasmic bands stained with silver by Ramón y Cajal (Cajal bands). b, Teased fibres double-labelled with TRITC–phalloidin (actin) and an antibody against DRP2 (dystrophin related protein 2). Schwann cell cytoplasm is excluded from spheroidal clusters immunopositive for DRP2. c, Immunostaining of fibres for the Schwann cell cytoplasmic protein S100.

Sherman 2005

Periaxin

- PNS-specifikus glycoprotein, S és L-periaxin izoformák - L-periaxin: Schwann sejt cytoszkeleton-bazális membrán kapcsolat - érett myelin-hüvely stabilizációja „Teased fibers”, adult mouse - mutációja: Charcot-Marie-Tooth disease sciatic nerve, most superficial layer of the Schwann cell membrane. α-DG: a-disztroglikán; β-DG: b-disztroglikán; Drp2 : dystrophin related protein 2

Schwann sejt

Court 2011

Schwann cell abaxonal domains. Appositions, Cajal-bands.

Schwann sejt

Connexin32 - főleg paranodális régióban és a SchmidtLanterman incisures – ban - rés-kapcsolatok a myelinben (SmidhtLanterman incisures) - ÉS Schwann sejtek között is - X-kromoszómás Cx32 mutációk: CharcotMarie-Tooth disesaseben - Cx32 KO egér hasonló fenotípus

Compact myelin: halvány lila, ami teljesen leszigeteli az axont, citoplazma-mentes

Non-compacted myelin: sötét lila, csatornarendszer, melyen át a periaxonális térhez metabolitok juthatnak el: - SLIs: Schmidt–Lanterman incisures és paranodális régiók Nave 2010

Olfactory nerve ensheating cells (ONEC, OEC) Rágcsáló szaglórendszer

Puche AC.

feromonok !

Bulbus olfactorius

olfactory nerve layer glomerular layer: periglomerulal cells external plexiform layer mitral cell layer internal plexiform layer granule cell layer subependymal layer

supporting cell olfactory receptor neuron immature olfactory neuron global basal cells horizontal basal cells Loseva 2009

basal membrane

Neurogenesis in the mature olfactory system. (A) — Neuronal and glial precursors originating from subventricular zone (SVZ) migrate within the rostral migratory stream (RMS) into the olfactory bulb (OB). (B) — Migrating precursors enter the SEL from the RMS; from SEL they move tangentially either to GCL or to GL, where they differentiate into granule or periglomerular cells correspondingly. Magenta ovals in the SEL designate precursors migrating along the core of the OB; orange circles in the GCL stand for precursors arrived to their destination sites ready to differentiate; orange circles with processes extending to the EPL are differentiated new born granule cells; blue circles in the GL and green lines in the ONL designate glomeruli and olfactory nerve fibers; orange cells in the GL are newly differentiated periglomerular cells. (C) — Proliferation in the SVZ takes place in the walls of the lateral ventricle, where stem cells (type B cells, green) divide to generate transit amplifying cells (type C cells, orange), which in turn give rise to immature neuroblasts (type A cells, magenta). The neuroblasts migrate in the RMS (panel A) to their final destination in the OB, where they differentiate into interneurons (panel B). (D) —Neurogenesis in the olfactory epithelium. cell. Basal cells continuously proliferate giving rise to olfactory sensory neurons. The sagittal section of the adult rat head in the center of this figure, illustrates close proximity of the olfactory epithelium to the olfactory bulb. Bundles of axons from sensory neurons project through holes in the cribriform plate of the ethmoid bone forming the olfactory nerve, and establish synaptic contacts in glomeruli of the olfactory bulb.

ONEC

GFAP

olfactory receptor neurons olfactory epithelium (OE) ethmoid bone (EB) ONECs olfactory nerve layer (ONL) glomerular layer (GL) mitral cell layer (ML) external plexiform layer (EPL) Boyd 2005

Olfactory receptor neuronok (ORN) bipoláris neuronok, dendritjük az orrüreg felé nyúlik, sok csillót bocsátva a szaglóhámot borító nyálkarétegbe. Axonjaik a szaglóideget alkotják, melyet ONEC sejtek kísérnek egészen a bulbusig. Olfaktorikus axonok a glomerulusokban mitrális sejtek dendritjeivel képeznek szinapszisokat. Az ONEC sejtek ezen axonokat borítják. A dendriteket asztrocita nyúlványok fedik. Mitrális sejtek axonjai kéregbe, amygdalába vetítenek.

Raisman 2011

Olfactory nerve ensheating cells (ONEC, OEC) Cross-section of the embryonic chicken olfactory bulb showing neural crest-derived olfactory ensheathing cells. Axons; lowaffinity neurotrophin receptor

Clair Baker

C: Olfactorikus lamina propria. OEC sejtmagok jellegzetesen oválisak. 1: OEC sejtek egy nagy köteg nemmielinált olfaktorikus axon közelében. 2: Egy nagyobb myelinált axon. 3: Sok nem myelinált axon. FB: fibroblasztok

Boyd 2005

Olfactory nerve ensheating cells (ONEC, OEC)

GFAP+, S100b+, nestin+, vimentin+, Sox10+, fagocitálnak !

- szaglóideg-regenerációért felelős sejtek, egész életen át (fagocitotikus és antiinflammatorikus szerep) - nem myelináló Schwann sejtekhez hasonlóan borítják a neuronális nyúlványokat - implantációjukkal próbálkoznak pl. gerincvelősérüléseknél

Olfactory Ensheathing Glia (Sox10, Purple) surrounding the olfactory nerve which runs between receptor cells in the nose (right) and the brain Regrowth of nerve fibres across a lesion of the rat corticospinal tract transplanted with olfactory ensheathing cells. Reparative effect of olfactory ensheathing cells (OEC) and their associated olfactory nerve fibroblasts (fbl) on severed corticospinal axons. (a) During the first week, the axons advance, intimately surrounded by OECs and flanked by advancing fibroblasts. (b) During the third and fourth weeks, the axons have proceeded through the transplant, where they are now myelinated (myel) by OECs, thus forming a bridge from the oligodendrocytic myelin territory (oli) at the cut, proximal end all the way through the transplant to re-enter the oligodendrocytic territory at the distal end.

Raisman 2006

http://thenode.biologists.com/wellcome-to-the-node/4_10x_sox10_e5-5_os/

Ependimasejtek

3. kamra fala, 32 hetes fetus

Csillófejlődés a laterális kamrában P0-P10. P10: érett állapot Tissir 2010

Gerincvelő, hibás ciliogenezis: hydrocephalus központi csatorna http://missinglink.ucsf.edu/lm/introductionneuropat hology/Response%20_to_Injury/EpendymalCells.htm http://vanat.cvm.umn.edu/neurHistAtls/pages/glia6.html

- agykamrákat és a gerincvelő centrális csatornáját bélelő epitélsejtek - köbhám - mikrobolyhok és 1-több csilló: liquor keverőáramai

Scanning electron micrograph of the ciliated ependymal lining of the floor of the 4th ventricle of a 12-d-old Wistar rat. The 1-cm bar on the photograph is equivalent to a length of 1.28 μm O Callaghan és mtsai., 1999; Luo és Conover 2008

Neuroblast migration parallels cerebrospinal fluid (CSF) flow India ink

Cell migration CSF flow

Sawamoto, Alvarez-Buylla et al. 2006

Neuroblast migration parallels cerebrospinal fluid (CSF) flow

Camera lucida drawing n=25 egérből !

Neuroblasts labeled with a retrovirus encoding alkaline phosphatase Sawamoto, Buylla et al. 2006

Neuroblast migration parallels cerebrospinal fluid (CSF) flow

Wild type

PSA-NCAM staining Tg737orpk mutant mice: hypomorphic allele for Polaris, which is essential for normal ciliogenesis

Sawamoto, Buylla et al. 2006

Choroid plexus kaudálisan: Slit2-t termel, csillós ependyma Slit2 gradienst alakit ki: kemorepulziv hatás, migráció orientációjának irányítása !!

Ependima – choroid plexus

CP 3 kompertmentuma: - vaszkuláris zóna (20% of tissue volume), - intermedier intersticiális zóna (15% of tissue volume): főleg intersticiális folyadék (ISF) - külső epitélsejt – gyűrű (65% of tissue volume)

(mouse) cryofractured preparation of the choroid plexus

Johanson 2011 http://visualsunlimited.photoshelter.com /image/I0000OTV7u.m4qeg

Richard Kessel

Lateral ventricle Ventricle wall epenyma

lv cp

cp epenyma

50um

RALDH: RA production

S100A10

b-gal

150mm http://www.abcam.com/S100A10-antibody-ab50737.html#ab50737if.gif

Ependima – choroid plexus

1918, Gray’s anatomy

http://www.sci.uidaho.edu/med532/choroid.htm http://neuromedia.neurobio.ucla.edu/campbell/nervous/wp.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Choroid_plexus

Ependima – choroid plexus

The developing hind brain at E14.5, mouse. (A) A coronal section stained with Hematoxylin and Eosin (H&E) illustrating the localization of the developing cerebellum (Cb) below the third (3V) and above the fourth (4V) ventricles. The choroid plexus (C.P.) is continuous with the rhombic lip (R.L.), which gives rise to the cells of the external granule layer (EGL), while the ventricular zone (VZ) is the source of other cerebellar neurons. (B) Magnified image of the lobulated choroid plexus of the fourth ventricle, illustrating the monolayer of epithelial cells (Ep) surrounding a complex network of blood vessels (Bl).

Krizhanovsky 2006

Ependima – choroid plexus

The free cellular surface of the choroid plexus. Note numerous microvilli (asterisk). Scale = 1 µm. (Rat, lateral ventricle.) http://synapses.clm.utexas.edu/atlas/4_1.stm

Ependima – choroid plexus

-

3.-4. kamra velőcső (neuroektodermális) eredetű egyrétegű köbhám intercelluláris rések: tight junction szabad felszínén mikrobolyhok aktív ion/metabolit transzport vízre szabadon permeábilis (és alkoholra és koffeinre) - nem permeábilis: fehérjékre; fehérjekötött hormonokra, drogokra; erősen hidrofíl anyagokra (Na+, K+) – itt spec. carrier-mediált transzport

http://imueos.wordpress.com/2010/10/16/blood-brainbarrier/

Ependima

Markerek (well..)

- egér gerincvelői ependyma Nkx6.1 expresszáló ventrális neuroepitél sejtekből származik - egér előagyi ependyma radiális glia eredetű GFAP, vimentin, cytokeratin - intermedier filamentumok RIL, Reversion-induced LIM - citoszkeleton-reguláció Tight junction proteins, CAMs – élekor/lokalizáció függően Type I-III kollagén, fibronektin, laminin, utrophin, alphadystrobrevin, beta-dystroglycan - bazális membránban, BM-mel kapcsolatban S100B -jelen van ependymában Csillók – csilló proteinek Del Bigio 2010

VEGF, vascular endothelial growth factor - ependyma stabilitásának fenntartása - VEGF gátlása mikrobolyhok eltűnéséhez vezet egérben FGF2, HGF, GDNF, CTGF, IGFBP, BDNF, NT-4/5, Noggin, CD133, MAGI-3 kináz - termelés bizonyos életkorokban/ependyma szubpopulációkban Cx26, Cx30, Cx43, Cx45 AQP4, Aquaporin 4 Glucokinase (glucose  glucose-6-phosphate) - inzulin-reszponzív enzim -

pancreas b-sejtekben glükóz-szenzor

GLUT1-4, glucose transporters - facilitatív glükóz karrierek - vízinflux is Monocarboxylate transporters (MCT) - laktát, piruvát, ketontest felvétel és release

Ependima 1992, Reynolds, Weiss Richards, L. J., Kilpatrick, T. J. & Bartlett, P. F. De novo generation of neuronal cells from the adult mouse brain. Proc. Natl Acad. Sci. USA 89, 8591–8595 (1992).

Jonas Frisen Ependyma = őssejt

- Ependyma: Őssejt ??? ... (SVZ oly közel...) Végdifferenciáltak vagy képesek de-differenciálódni ?

Mezodermális eredetű sejtek

Mikroglia

microgliasejtek aktivációja

Mikroglia

Jung S., Littman DR. et al MCB 2000 20(11):4106-14.