Organ podkomisyjny - Subcommissural organ
| Organ podkomisyjny | |
|---|---|
 Prawy aspekt linii środkowej ludzkiego mózgu przecięty w środkowej płaszczyźnie strzałkowej . Narząd podspoidłowy nie jest oznakowany, ale okolica jest widoczna w pobliżu szyszynki .
| |
| Detale | |
| Identyfikatory | |
| łacina | organum subcommissurale |
| Siatka | D013351 |
| NeuroNazwy | 483 |
| Identyfikator NeuroLex | birnlex_1028 |
| TA98 | A14.1.08.511 |
| TA2 | 5783 |
| FMA | 72414 |
| Anatomiczne terminy neuroanatomii | |
Subcommissural narządów (SCO) jest jednym z okołokomorowych narządów w mózgu . Jest to niewielka struktura gruczołowa zlokalizowana w tylnej części trzeciej komory , w pobliżu wejścia do wodociągu mózgowego .
Nazwa SCO pochodzi od jej lokalizacji pod tylnym spoidłem , wiązką włókien nerwowych łączących części dwóch półkul mózgowych. SCO jest jedną z pierwszych zróżnicowanych struktur mózgu, które się rozwinęły. Chociaż jest to ewolucyjnie starożytna struktura obecna w całej gromady strunowców , jej rozmieszczenie różni się nieco między gatunkami. Funkcje SCO są nieznane; niektóre dowody wskazują, że może on uczestniczyć w usuwaniu niektórych związków z płynu mózgowo-rdzeniowego i prawdopodobnie w mechanizmach morfogenetycznych , takich jak rozwój spoidła tylnego .
Struktura
Komórki narządu podspoidłowego, które specjalizują się w wydzielaniu glikoprotein (patrz niżej), są ułożone w dwie warstwy: warstwę powierzchniową zwaną wyściółczakiem i warstwę leżącą pod spodem zwaną wyściółką. Wyściółczak składa się z długich, walcowatych komórek, które uwalniają swoją wydzielinę do płynu mózgowo-rdzeniowego komorowego. Hypendyma (który jest najbardziej widoczny u ssaków) charakteryzuje się licznymi naczyniami włosowatymi i komórkami glejowymi. Zarówno komórki hypendymalne, jak i komórki ependymalne mają charakter wydzielniczy; ich procesy rzutują na lokalne naczynia krwionośne, a także na przestrzeń podpajęczynówkową.
Ciała komórek wyściółki wykazują wyraźną strefę, która jest szczególnie zaznaczona u niektórych gatunków: 1) W obszarze okołojądrowym duże i rozszerzone cysterny siateczki śródplazmatycznej szorstkiej (RER) są najbardziej charakterystyczną cechą ultrastrukturalną praktycznie wszystkich gatunków; 2) region pośredni składa się głównie z aparatu RER i Golgiego ; 3) obszar podwierzchołkowy jest stosunkowo wąski i obejmuje mikrotubule, mitochondria i gładką siateczkę śródplazmatyczną; i 4) region wierzchołkowy zawiera duży występ do komory. W narządzie podspoidłowym nie ma ciał komórek neuronalnych, chociaż wyspecjalizowane komórki otrzymują pewne unerwienie od neuronów zewnętrznych.
Funkcjonować
Komórki wyściółki wydzielają glikoproteiny o dużej masie cząsteczkowej do płynu mózgowo-rdzeniowego, w którym większość z nich kondensuje, tworząc nitkowatą strukturę zwaną włóknem Reissnera. Uważa się, że kompleks narząd podspoidłowy / włókno Reissnera bierze udział w reabsorpcji i krążeniu płynu mózgowo-rdzeniowego oraz w funkcjach związanych z bilansem elektrolitowym i wodnym .
Jednym z białek wydzielanych przez narząd podspoidłowy, obecnym we włóknie Reissnera, jest spondyna. SCO-spondyna to „gigantyczna” (5000 aminokwasów) glikoproteina ( nadrodzina trombospondyn ) występująca u kręgowców . Ta glikoproteina ma wspólne domeny molekularne z aksonalnymi cząsteczkami śledzącymi ścieżki . Uważa się, że komórki wyściółki i sekrecja SCO-spondyny odgrywają rolę w homeostazie .
Komórki wyściółki SCO biorą również udział w produkcji mózgowej transtyretyny , białka biorącego udział w transporcie hormonów tarczycy we krwi.
Niektóre badania wskazują na obecność w wyściółce SCO zarówno immunoreaktywnych włókien nerwowych tyrozynowo-hydroksylazy , jak i receptorów dopaminowych . Ponadto istnieją dowody sugerujące, że aktywność SCO u dorosłych zwierząt może być regulowana przez serotoninę .
Wszystkie naczynia włosowate w ośrodkowym układzie nerwowym z funkcjonalną barierą krew-mózg wyrażają transportery glukozy ( GLUT1 ). Transporterów tych generalnie nie ma w nieszczelnych konstrukcjach barierowych. Narządy okołokomorowe, o których wiadomo, że mają nieszczelne naczynia włosowate barierowe, były barwione przeciwciałami przeciwko fibronektynie, ale nie przeciwciałami GLUT1. Wydaje się, że narząd podspoidłowy jest wyjątkowy, ponieważ nie wykazuje ani GLUT1, ani naczyń włosowatych.
Włókno Reissnera
Uważa się również, że włókno Reissnera jest ważne w morfogenetycznych procesach neuronalnych, biorąc udział w przeżyciu neuronów, agregacji i przedłużeniu neurytów. Badania in vitro wykazały, że obecność RF w połączeniu z komórkami glejowymi ma zasadnicze znaczenie dla przeżycia komórek neuronalnych. Badania wydają się wskazywać, że RF może wiązać niektóre czynniki wzrostu wytwarzane przez komórki glejowe i przenosić je do neuronów. W procesie agregacji neuronów RF wydaje się służyć jako czynnik kontrolny w bezpośredniej komunikacji między komórkami, faworyzując agregację neuronów, gdy gęstość neuronów jest niska i zapobiegając tej agregacji, gdy gęstość wzrasta. Chociaż mechanizm stojący za tym nie jest dobrze poznany, wiadomo, że jest on powiązany z różnymi domenami w SCO-spondynie, które są związane z czynnikami krzepnięcia i TSR, jak wspomniano powyżej. Ponadto RF jako część rozszerzenia neurytów, promująca wzrost neurytów zarówno z neuronów rdzeniowych, jak i korowych, w hodowlach komórkowych, które mogą być również połączone z domenami TSR SCO-spondyny.
SCO-spondyna, glikoproteina kompleksu SCO/RF
Pierwszorzędowa struktura głównego składnika bydlęcego RF, SCO-spondyny, została w pełni ustalona jako duże białko N-glikozylowane (450 kDa). Wiele linii dowodowych wskazuje, że SCO-spondyna odgrywa rolę w rozwoju OUN. Ta cząsteczka należy do nadrodziny białek wykazujących konserwatywne motywy powtórzenia trombospondyny typu 1. Białka z tej rodziny ulegają silnej ekspresji podczas rozwoju ośrodkowego układu nerwowego ssaków, biorąc udział w mechanizmach adhezji komórkowej i odnajdywania ścieżek aksonów (proces, w którym neurony wysyłają aksony, aby dotrzeć do właściwych celów podczas rozwoju nerwowego).
Liczne badania zostały skierowane na identyfikację i charakterystykę związków sekrecyjnych SCO, wyjaśniając częściowo ich funkcję. Analizy immunoblottingu bydlęcego SCO przy użyciu przeciwciał przeciwko glikoproteinom RF umożliwiły identyfikację glikoprotein o dużej masie cząsteczkowej 540, 450, 320 i 190 kDa. Związki 540 i 320 kDa odpowiadają formom prekursorowym.
Organizacja wielodomenowa
Główna izoforma SCO-spondyna składa się z wielu domen. Ta wielodomenowa organizacja jest szczególną cechą gromady strunowców i charakteryzuje się wysokim stopniem zachowania składu aminokwasów u ssaków. Pełna sekwencja i modułowa organizacja SCO-spondin została po raz pierwszy scharakteryzowana u Bos taurus. Struktura tego białka jest wyjątkowa, ponieważ przedstawia mozaikowe ułożenie tych domen wzdłuż szkieletu.
Przypuszczalna funkcja SCO-spondyny w różnicowaniu neuronów jest omawiana w odniesieniu do tych cech i homologii z innymi cząsteczkami rozwojowymi ośrodkowego układu nerwowego wykazującymi domeny TSR i zaangażowanymi w kierowanie aksonami. Peptydy odpowiadające domenom TSR SCO-spondyny silnie zwiększały adhezję i przerost neurytów neuronów korowych i indukowały dezagregację neuronów rdzenia kręgowego. Dlatego jest to kandydat do ingerencji w rozwój neuronalny i/lub kierowanie aksonami podczas ontogenezy ośrodkowego układu nerwowego w modulowaniu interakcji bok-do-boku i bok-podłoże, a także w promowaniu wzrostu neurytów.
Identyfikacja konserwatywnych domen, w tym Emilin (EMI), domeny czynnika D von Willebranda (vWD) o niskiej gęstości receptora lipoproteinowego typu A (LDLrA), powtórzeń SCO (SCOR), 26 powtórzeń trombospondyny typu 1 (TSR), czynnika krzepnięcia 5 /8 typ C (FA5-8C) lub motyw dyskoidynowy i domena C-końcowego węzła cystynowego (CTCK) zapewniają szerszy wgląd w przypuszczalną funkcję tego białka. Podobne typy ułożenia napotkano w zonadhezynach i fragmencie wiążącym immunoglobulinę G (IgG) FC, co może odpowiadać za aspekt funkcjonalny SCO-spondyny w promowaniu adhezji komórka-podłoże.
Obecność domen receptora lipoproteinowego typu A o małej gęstości (LDLrA) powtórzonych dziesięciokrotnie w sekwencji konsensusowej może dostarczyć wskazówki co do funkcji SCOR, ponieważ wiadomo, że LDLrA oddziałuje z proteazami lub inhibitorami proteaz. Może istnieć funkcjonalne powiązanie między LDLrA i SCOR, które mogą być zaangażowane w regulację aktywacji lub hamowania proteazy. Motywy czynnika krzepnięcia 5/8 typu C lub powtórzeń dyskoidyny i trombospondyny typu 1 (TSR) obecne w konsensusie SCO-spondyna zostały wstępnie opisane w białkach krwi, gdzie wykazano, że odgrywają rolę w krzepnięciu lub agregacji płytek. SCO-spondyna i F-spondyna mają podobny wzorzec ekspresji w płytce podłogowej, narządzie zginaczy i narządzie podkomorowym i mogą mieć zbędną aktywność. Biologiczna funkcja F-spondyny i SCO-spondyny na ugięcie aksonów spoidłowych w cewce nerwowej została oceniona odpowiednio przez eksperymenty wzmocnienia i utraty funkcji oraz przez analizy mutantów z wadliwą płytką denną. Wykazano, że zarówno F-spondyna, jak i SCO-spondyna promują wzrost neurytów różnych populacji komórek neuronalnych w hodowli komórkowej.
SCO-spondyna może wpływać na szereg zdarzeń biologicznych podczas wczesnego rozwoju ontogenetycznego OUN. Niemniej jednak SCO-spondyna jest obecna również w życiu dorosłym, podobnie jak trombospondyny, które działają na różne układy biologiczne, tj. różnicowanie neuronów, angiogenezę i agregację płytek.
Rozwój
SCO
Pomimo tego, że jest to bardzo zachowana struktura w całej ewolucji, istnieją pewne różnice w SCO od różnych ssaków. Jest to pierwsza struktura wydzielnicza, która różnicuje się i pozostaje w pełni rozwinięta i funkcjonalna przez całe życie prawie każdego kręgowca, z wyjątkiem nietoperzy, małp człekokształtnych i ludzi. Dokładniej, u ludzi rozwój SCO ma charakter regresywny. Swój wierzchołkowy rozwój osiąga u płodu od 3 do 5 miesiąca życia, funkcjonując w tym czasie jako w pełni aktywna struktura wydzielnicza mózgu i rozciąga się od zachyłka szyszynki przez spoidło tylne do zachyłka mezocelicznego. Składa się z charakterystycznego wysokiego nabłonka walcowatego, który nie występuje u dorosłego SCO. Po tym maksymalnie rozwiniętym stanie SCO zaczyna się cofać i u dzieci w wieku od 3 do 4 lat ma już charakter szczątkowy, sprowadzając się do struktur przypominających wysepki u osoby dorosłej. Chociaż pozostałe komórki mogą posiadać pewien materiał wydzielniczy, SCO jest naprawdę szczątkowe zarówno pod względem struktury, jak i funkcji wydzielniczej u dorosłych.
SCO-spondin
Jako część embrionalnego płynu mózgowo-rdzeniowego (eCSF), SCO-spondyna ma ogromne znaczenie w rozwoju układu nerwowego, będąc kluczowym białkiem w równoważeniu różnicowania i proliferacji nabłonka nerwowego. Zaczyna być wydzielana przez płytkę dna międzymózgowia w pierwszych stadiach embrionalnych, odgrywając ważną rolę w rozwoju i różnicowaniu struktur, takich jak szyszynka. W szczególności wydaje się, że główną rolę we wzroście spoidła tylnego (PC) odgrywa SCO-spondyna, co zostało udowodnione, gdy mutanty pozbawione SCO, a zatem nie mające SCO-spondyny, nie były w stanie utworzyć funkcjonalnego PC. We wczesnych stadiach rozwoju stymulowany jest wzrost aksonów, który następnie ulega zahamowaniu. Stromy gradient ekspresji spondyny w neuroepithelium sygnalizuje potrzebę zachodzenia różnych procesów, sprzyjających fascykulacji w obszarze głowy i wbudowywaniu nowych neuronów w obszarze ogona. Jako takie, niższe stężenia SCO-spondyny w obszarze ogonowym sprzyjają wzrostowi aksonów i włączaniu nowych aksonów w tylnej części spoidła, a wyższe stężenia w obszarze głowy sprzyjają interakcjom między sąsiednimi aksonami. W sprzężeniu z sekrecją SCO-spondyny duże znaczenie w procesie kierowania aksonami ma umiejscowienie SCO w linii środkowej. To ustawienie ułatwia sygnalizację punktów zwrotnych aksonów poprzez rozłożenie spondyny. Oprócz funkcji prowadzenia aksonów i związanego z tym wzrostu spoidła tylnego, SCO-spondyna wydaje się również odgrywać rolę w przyleganiu trofoblastu do ścian macicy. W trofoblaście wytwarzana jest nieco inna spondyna SCO, najprawdopodobniej z powodu alternatywnego splicingu. Ten spondin może rozpoznawać klasyczne białko na ścianie macicy, ułatwiając adhezję.
Znaczenie kliniczne
Wodogłowie
Biorąc pod uwagę, że narząd podkomorowy nie jest wysoce przepuszczalny i nie posiada naczyń włosowatych z okienkami jak inne narządy podkomorowe, stał się on głównym miejscem wodogłowia wrodzonego . Sugeruje się, że ma to związek z immunologiczną blokadą wydzielin SCO oraz wadami rozwojowymi i obliteracją wodociągu Sylviana lub turbulentnym przepływem płynu mózgowo-rdzeniowego z powodu braku włókien Reissnera. Istnieją dowody, że u myszy transgenicznych nadekspresja Sox3 w grzbietowej linii środkowej międzymózgowia w sposób zależny od dawki oraz że warunkowa inaktywacja prezeniliny-1 lub brak huntingtyny w liniach komórek WNT prowadzi do wrodzonego wodogłowia, co wskazuje na rola tych białek pośredniczących w związku między SCO a stanem ( więcej informacji : szlak sygnałowy Wnt ). Nowsze badanie na szczurach HTx potwierdziło ideę, że nieprawidłowa i dysfunkcja SCO poprzedza rozwój wodogłowia.
Inne choroby
Doniesiono, że u szczurów z samoistnym nadciśnieniem istnieje związek między SCO a nadciśnieniem ze względu na zmianę jego aktywności sekrecyjnej i składu białkowego.
Historia
W 1860 r. Ernst Reissner , anatom z Uniwersytetu w Dorpacie, opublikował monografię na temat mikroskopowej struktury rdzenia kręgowego Petromyzona fluviatilis . Opisał strunę o średnicy 1,5 μm, charakteryzującą się wysokim współczynnikiem załamania światła, niezwykle regularnym kształtem i swobodnym ułożeniem się w kanale centralnym. W 1866 roku Karl Kutschin potwierdził obserwacje Reissnera i nazwał strukturę włóknistą włóknem Reissnera.
Edinger (1892) opisał u rekinów to, co później było znane jako „narząd podkomisyjny”. Studnicka (1900) zwróciła uwagę na niezwykle wysokie komórki wyściółki pokrywające tylną spoidło P. fluviatilis . Sargent, również w 1900 roku, ustanawia podstawę tego, co obecnie uważa się za narząd podkomisyjny – kompleksu włókien Reissnera. Wreszcie, w 1910, Dendy i Nicholls wprowadzają termin „narząd podkomisyjny”, aby opisać ten gruczoł mózgowy.
Bogate unaczynienie SCO po raz pierwszy opisał Pesonen (1940). W 1958 roku Helmut Hofer postulował, że narząd ten, pomimo różnic strukturalnych i funkcjonalnych w porównaniu z innymi narządami okołokomorowymi, jest wysoce wydzielniczym składnikiem układu okołokomorowego.