Gliális sejttípusok az idegrendszerben

Transcription

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
Perivaszkuláris/
perikapilláris asztrociták
Agyi kapillárisok
körül
Neurovaszkuláris unit
http://synapses.clm.utexas.edu/atlas/2_1_4.stm
http://neurolex.org/wiki/Category:Perivascular_Astrocyte
Periszinaptikus asztrociták
The
tripartite
synapse
Reichenbach 2010
B: The glial
process marked by
the black silver
grains ensheaths a
synapse (open
arrow) and is thinner
than 100 nm, clearly
below light
microscopic
resolution.
A: Perisynaptic astrocytic
processes (Ast) are
pseudocolored in blue.
Axo-spinous synapse.
Ast, astrocyte; T, axon
terminal; Sp, dendritic
spine
Villalba 2011
Eroglu, Barres 2010
The
tripartite
+ mikroglia !!
synapse …
Kettenmann et al. Neuron 77:10-18, 2013
Pericelluláris asztrociták
Neuronális sejttest körül
Perineuronális net (PNN) képzése
(Glia nélkül is, ekkor más az összetétele)
Gerlach 2010
NeuN: neuron
WFA: CSPGs, labeled with
Wisteria floribunda (lilaakác..)
agglutinin
CSPG: chondroitin sulfate
proteoglycans (reaktív glia !)
Busch, Silver 2007
Pericellular
matrix of Oli-neu
oligodendroglial
precursor cells
(cell line) is
composed of
nanofibers
according to
helium ion beam
scanning
microscopy.
Perinodális asztrociták
Schafer, Rasband 2006
A perinodal astrocytic process (green) contacts a
node of Ranvier. The axon is shown in red, the
paranodal loops in blue. Scale bar: (b) = 5 μm
Sontheimer 1996
heterologous O/A gap junctions
http://www.cvmbs.colostate.edu/rashlab/currentpub/neuro06figs/index.htm
Adult rat optic nerve. pN: Pfracture
face
of
nodal
membrane; ePN: E-face of the
terminal oligodendrocyte; eA:
perinodal astrocyte process;
ecs:
extracellular
space
associated with the node.
Asztrocita
SVZ glia
őssejt
A cells: chains of young neurons
B cells: have astrocytic characteristics
and form tube-like structures
C cells: highly proliferative C cells
E cells: ependymal cells
LV: lateral ventricle
Jose-Manuel Garcia-Verdugo, Fiona Doetsch, Hynaek Wichterle, Daniel Lim, Arturo Alvarez-Buylla, 1998
Alvarez-Buylla and Garcia-Verdugo, 2002
McCaffery 2006, Alvarez-Buylla 2002, Seri 2004
Asztrocita
SGZ glia
őssejt
GFAP/PSA-NCAM
Asztrocita
SVZ glia
őssejt
Seri, Garcia-Verdugo et al 2004
SGZ
• horizontális illetve radiális nyúlványú asztrociták
Cerebellum
There are two main afferents to the cerebellar cortex: climbing fibres, which make direct excitatory contact with the Purkinje cells, and
mossy fibres, which terminate in the granular layer and make excitatory synaptic contacts mainly with granule cells, but also with Golgi
cells. In some cases, the stem axons of climbing and mossy fibres also provide collaterals to the cerebellar nuclei en route to the cerebellar
cortex. The ascending axons of the granule cells branch in a T-shaped manner to form the parallel fibres, which, in turn, make
excitatory synaptic contacts with Purkinje cells and molecular layer interneurons — that is, stellate cells and basket cells. Typically,
parallel fibres extend for several millimetres along the length of individual cerebellar folia. With the exception of granule cells, all cerebellar
cortical neurons, including the Purkinje cells, make inhibitory synaptic connections with their target neurons.
Richard Apps & Martin Garwicz Nature Reviews Neuroscience 6, 297-3112005
Purkinje cell
http://www.gensat.org/index.html
http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/6236
Bergmann glia
hGFAP-GFP
- Golgi-féle epiteliális sejt
= Bergmann glia
- kisagy, radiális marad
- GFAP+ rostok
(sejtek 100%-a GFAP+ !!)
BGC: Bergmann glial cells
PC: Purkinje cell
ml: molecular layer
AC: cerebellar astrocytes
(velate protoplasmic astrocytes)
gcl: granule cell layer
wm: white matter
fátyol
Purkinje/Bergmann glia
http://www.sciencephoto.com/media/307831/enlarge
Hoogland 2010 Tanaka 2008
Bergmann glia
hGFAP-GFP
Bergmann glia
Velate astrocytes
fátyol
Bergmann glia
http://www.nips.ac.jp/eng/contents/
publication/guide/html/2010/res/brai
n-exp.html
Oheim 2006
Cell processes of a
Bergmann glia in the
rat cerebellum
revealed by Golgi
staining
Glial microdomains are sites for localized Ca2+ signals mediating neuron-glia communication.
Bergmann glial processes intimately enwrap the parallel fiber Purkinje cell synapse. (A–C):
perisynaptic membrane sheaths of Bergmann glial processes contacting synapses and constitute an
independent glial microdomain. Postsynaptic membranes are labeled by arrows. (D) Simplified
representation of a single glial microdomain contacting neuronal elements. (E) Geometrical
analogue of (D) but flattened to visualize the enormous surface area).
Harvesting of
individual
Bergmann glia and
quality control of
single-cell cDNA.
Expression profiles of cell type control genes confirm
purity of Bergmann glial cDNA generated by single cell
RT-PCR.
Affymetrix gene chip
8 táblázat rengeteg génről… + rengeteg Supplementary Table…
retina
Goldman, zebrafish
Müller glia
Müller glia emberben a teljes
retina 20 térfogat-százalékát
adja. 1 MG – 16 neuront támogat.
fény
M: Müller
G: retinal ganglion cell
RB: rod bipolar cells
A: amacrine cell
CB: cone bipolar cell
Reichenbach 2006, 2007 etc.
GCL: ganglion cell layer
IPL: inner plexiform layer
INL: inner nuclear layer
OPL: outer plexiform layer
ONL: outer nuclear layer
PRL: photoreceptor layer
Müller glia
A klasszikus optikai kábeleket hengeres
(cilindrikus) alak és nagy törésmutató
(refractive index) jellemzi. Ez igaz a
Müller gliára is !
Egy anyag törésmutatója az a
szorzó, amellyel az elektromágneses hullám fázissebessége lelassul az anyagban
a vákuumbeli sebességéhez képest.
c
n= v
C: fény sebessége
vákumban
V: fény sebessége az
adott anyagban
Levegő: 1.0002926
Üveg: 1.51714
Izolált Müller glia sejt
törésmutatója nagyobb
mint az izolált neuronoké.
The inverted structure of the vertebrate retina. Light is coming from above and has to travel through several
layers of light scattering tissue before reaching the sensitive photoreceptor cells at the back-side of the
retina. The different retinal nuclear and plexiform layers are indicated in this schematic. The bright
structures spanning the entire retinal thickness represent Müller cells, whose endfeet completely cover the
inner retinal surface.
http://www.vision-research.eu/index.php?id=160
Demonstration of light guidance by individual Müller
cells measured in a modified dual-beam laser trap.
(a) A cell is floating freely between the ends of two
optical fibers, which are aligned against a
backstop visible at top.
(b) The Müller cell is trapped, aligned, and stretched
out by two counterpropagating near-infrared laser
beams diverging from the optical fibers.
(c) The fibers are brought in contact with the cell.
Visible light (λ = 514 nm) emerges from the left
(input) fiber and is collected and guided by the
cell to the right (output) fiber. The fraction of
visible light reentering the core of the output
fiber is measured by a power meter, and the nearinfrared light is blocked by an appropriate shortpass filter. (Scale bar, 50 μm.)
(d) Typical time course of the power of visible light
measured. When the cell is removed from the
trap, it no longer prevents the light from
diverging, and the measured power drops
considerably.
The
ratio
η
=Pwith_cell/Pwithout_cell defines the relative guiding
efficiency.
Franze K et al. PNAS 2007;104:8287-8292
Each Müller cell provides light for its own ‘illuminated receptor field’.
Reichenbach et al. Live Cells as Optical Fibers in the Vertebrate Retina
www.intechopen.com/download/pdf/28583‎
OLM: outer limiting membrane
ONL : outer nuclear layer
INL: inner nuclear layer
GCL: ganglion cell layer
NFL: nerve fiber layer
ILM: inner limiting membrane
Retina
organotipikus
kultúra
GFAP
CRALBP
cellular
retinaldehydebinding protein
Nyilak:
Müller glia
GFAP+
Csillag:
asztrociták
sejttestjei az
NFL-ben
Nyílhegy:
asztrociták
nyúlványai
Fernandez-Bueno 2008
Müller glia
http://webvision.med.utah.edu/book/part-ii-anatomy-and-physiology-of-the-retina/glial-cells-of-the-retina/
Müller glia
Summary of Muller Glia
Specific and Enriched Genes
-
retina fejlődésében kulcsszerep
axonnövekedés, szinaptogenezis támogatása
neuronok számára „metabolic/trophic support”
fény bevezetése a retinába (light collector)
retinasérülésnél multipotens progenitor ?
(kivéve mikroglia)
neuronok
neuroglia
asztroglia
oligodendroglia
mikroglia
* oligodendrociták
* szatellitasejtek
* asztrociták
* NG2 sejtek
* olfactory nerve
* radiális glia
ensheating
* Bergmann glia
cells (ONEC)
* Müller glia
* Schwann sejtek
* pituicita
* tanycita
*adeno* corpus
hipofízis
pineale
* rezidens
mikroglia
bevándorolt
makrofágok
ependyma
*ependymociták
*choroid plexus
hámsejtjei
perivaszkuláris
* enterális
gliasejtek
periszinaptikus
pericelluláris
Rat/mouse
human
http://www.niehs.nih.gov/
= hipofízis
Photograph by Dr. Gerald P. Koslowski,
Univ. of Illinois, 1972)
Anatomical localization of the arcuate nucleus and the surrounding hypothalamic nuclei in a coronal (left) and sagittal (right)
section of the human brain. Abbreviations: Arc, arcuate nucleus, DHA, dorsal hypothalamic area, DMN, dorsomedial nucleus,
LHA, lateral hypothalamic area, PeVN, periventricular nucleus), PFA, parafornicular nucleus, PVN, paraventricular nucleus, VMN,
ventromedial nucleus, SO, supraoptic nucleus, SC, surprachiasmatic nucleus. Arc and PeVN are drawn transparently in the
sagittal section in order to show the underlying nuclei.
A hipofízis
Pituitary
A hátsó lebeny két hormont:
oxitocint és vazopresszint tárol
és ürít. Ezeket a hipotalamusz
hozza létre.
Az elülső lebenyben termelődnek:
FSH, LH, ACTH, LTH, GH, TSH ... hormonok
http://cueflash.com/
http://www.oganatomy.org/projanat/neuroanat/18/three.htm
Tanycita
1954, Horstmann
tanus=elnyúlt (görög)
- belső liquor-térrel érintkező
sejtek
- kapcsolat a periventrikuláris
szervek kapillárisaival,
melyekben a vér-agy-gát
„leaky”
- ventrikulárisan, és
cirkumventrikuláris szervekben
- pl. 3. kamra ventrális részének
falától a hipotalamusz mélyébe
B: Golgi staining
- 4 típus: α1, α2, β1 and β2
eltérő funkciókkal : CSF – CNS
kommunikáció :
- pl. glükóz-transzporter expresszió
- triiodothyronine (T3) előállítás thyroxin-ból (tanyciták
az agy fő T3 forrásai)
- gonadotropin‐releasing hormone (GnRH) szekréció a
portális keringésbe
C: vimentin immun
IR, infundibular recess
(ventricle III. floor)
AN, arcuate nucleus
D: tanycyte subtypes
VM, ventromedial
nucleus; ARC, arcuate
nucleus
Millan 2010, Rodriguez 2005
Leptin
túlsúly
Pl: leptin szignalizáció hibás
vagy leptin KO
Obesity is a state of negative energy balance. Body energy levels are detected by
hypothalamic neurons through measuring of leptin levels in circulation. When leptin levels
are low, due to either food depletion or leptin signaling deficiency (ob/ob), the inhibition
of leptin to hypothalamic feeding and metabolic circuits is released, and the default
activity of these systems promotes feeding and restricts energy expenditure.
A leptint a zsírszövet termeli.
Szerepet játszik az étvágy
szabályozásában, fokozza a
szimpatikus tónust. Normál
testsúly és kiegyensúlyozott
táplálkozás esetén a leptin
szintje minél magasabb, a
szervezet
annál
kevesebb
táplálékot vesz magához, az
agyi
régiók
befolyásán
keresztül.
A
leptinnel
kapcsolatos szabályozás több
ponton is károsodhat.
Qian Gao , Tamas L. Horvath, 2007
http://en.wikipedia.org/wiki/
Leptin#mediaviewer/File:Fatmouse.jpg
Tanycita
• vér eredetű LEPTIN a eminencia
mediana-n
keresztül
jut
be
a
hipotalamuszba
• leptin
belépését
kontrollálják
a
tanyciták
•LepRb-ERK (LepRb: leptin receptor b)
szignalizáció kell a hipotalamikus leptin
uptake-hez
• az ERK szignalizáció serkentése
tanycitákban az obese (túlsúlyos)
egerekben megmenti a leptin funkciót !
ERK = extracellular signal regukated kinase
Obezitás: rezisztencia a cirkuláló
leptinnel szemben
Tanycita
Hypothalamic tanycytes.
(A–C) vimentin
(D–F) TEM of the ventricular wall
The area analysed is framed in
(C).
The association
between tanycytes and neuron is
shown (N).
(E) The b1-tanycytes present
blebs (B) in the apical region of
the cells.
(F) Contact region between
tanycytes and neurons (arrows).
(G–I) Scanning electron
microscopy of the ventricular wall
associated with the
hypothalamic basal area.
(H) Transition between
ependymal cells and a-tanycytes.
(I) Scanning microscopy of blebs
present in the apical region of btanycytes.
III V, third ventricle; Ep,
ependymal cells; ME, median
eminence; M, mitochondrion.
Millan 2010
Tanycita
Much of the
mammal (rabbit)
ventricle surface
is lined by a layer
of ependyma
cells which range
in shape from
cuboidal to
squamous and
the majority of
the cells possess
cilia which
project from
their apical
surfaces into the
ventricular
cavity. A network
of multipolar
cells resembling
neurons is
commonly
observed on the
tanycyte surface.
http://visualsunlimited.photoshelter.com/image/I0000avZcy4N9RhQ
Dr Richard Kessel 2009
A tobozmirigy gliasejtjei
Corpus pineale, pineal gland, pineal body,
epiphysis cerebri or the "third eye"
low magnification: the entire organ
“Histologically speaking, the pineal gland
is uninteresting”, about 90-95% of the
cells are the pinealocytes:
melatonintermelés és
szekréció
vérbe
5-10%: corpus pineale gliasejtjei:
- GFAP + sejtek
- melatonin termelés és cirkadián ritmus
szabályozása (?) (modell: transzgén
patkányok, TGR(ASrAOGEN) asztrocitákban
kiütött angiotenzin-termelés, Baltatu 2002)
http://www.ouhsc.edu/histology/text%20sections/endocrine.html
http://www.vetmed.vt.edu/education/curriculum/vm8054/labs/lab24/lab24.htm
A tobozmirigy gliasejtjei
Pineal gland section doublestained for
MHC class II antigens (OX6) and astrocytes
(GFAP). The MHC class II+ cells appearing
in black (arrows) are distinct from the
GFAP+
astrocytes
(brown
reaction
product) (arrowheads) indicating that the
MHC class II+ cells are not of astroglial
origin. CX: cortex
Pedersen 1997
Berthoud 2000
Chicken pineal gland. Astrocyte cell bodies
have dark cytoplasm and are clustered
along the lumen. Pinealocytes are lighter
and, generally, lie away from the lumen,
closer to the basal lamina.
Junctions between pinealocytes and astrocytes in the chicken
pineal gland. Endfeet from astrocyte and pinealocyte processes
lie adjacent to a tortuous basal lamina (bl). Gap junctions
(open arrowheads) and tight junctions (short black arrows) join
pinealocytes to each other and to astrocyte processes (dark
cytoplasm). Pinealocytes have lighter cytoplasm; bundles of
thin filaments in pinealocytes are indicated (long arrows).
A hipofízis
Pituitary
A hátsó lebeny két hormont:
oxitocint és vazopresszint tárol
és ürít. Ezeket a hipotalamusz
hozza létre.
Az elülső lebenyben termelődnek:
FSH, LH, ACTH, LTH, GH, TSH ... hormonok
http://cueflash.com/
http://www.oganatomy.org/projanat/neuroanat/18/three.htm
A hipofízis (pituitary) gliasejtjei
- pituiciták (astrocyte-like cells)
- GFAP+ sejtek, rés-kapcsolatok
- hormon-szekréció szabályozása
Neurohipofízis. Pituiciták körbeölelik a
neuroszekretoros axonterminálokat.
Stimulációra a glia-borítottság
dinamikusan változik : pituiciták
nyúlványaikat visszahúzzák.
(pit.) pituicytes (ter.) neurosecretory axons
(oxytocin, vasopressin) and terminals and
contact (arrows)
http://www.ouhsc.edu/histology/Glass%20slides/38_08.jpg
Theodosis 2008
Adenohipofízis
csillagsejtjei
Pituitary
Folliculo-Stellate
Cells (FS)
- struktúrális támasztósejt
- anterior lobus sejtjeinek csak 5 -10 %-a,
szétszórtan
- S100b+, GFAP+, vimentin+
- network rés-kapcsolatokkal
- citokin és növ. faktor (pl. VEGF) termelés
szabályozása
- felnőtt hipofízis - őssejtek ! (?)
Expression of GFP in S100b-GFP
transgenic rat pituitary gland.
Itakura 2007
S100
1953-ban írták le
GFP-expressing cells
in the
C: anterior lobe (ALadenohyphophysy) and
D: intermediate lobe
(IL) and posterior lobe
(PL - neurohypophysis)
http://flylib.com/books/en/2.953.1.18/1/
Enterális glia
Enterális glia
Specific details of signalling pathways are described and referenced in the text. Abbreviations: α2-AR, α2
adrenergic receptor; 15d-PGJ2, 15-deoxy-Δ12,14-prostaglandin J2; EGIM, enteric glia within the musculature;
EGMP, enteric glia within the myenteric plexus; EGMucosa, enteric glia within the mucosa; EGSMP, enteric glia
within the submucosal plexus; GAT2, sodium- and chloride-dependent GABA transporter 2; mGluR5,
metabotropic glutamate receptor 5; NTPdase2, ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase 2; PAR1/2,
protease-activated receptor 1/2; PEPT2, peptide transporter 2 (also known as solute carrier family 15
member 2); proEGF, proepidermal growth factor; P2X7, P2X7 receptor; TGF-β, transforming growth factor β
a| Several subpopulations
of enteric glia located
within the gut wall with
varying proposed
physiological functions.
b| Mucosal glia (EGMucosa)
lie in the mucosa directly
beneath the epithelial
cells.
c| Intraganglionic glia
(EGSMP and EGMP) surround
neurons (blue) within the
enteric nerve plexuses
(submucosal plexus,
myenteric plexus).
d| Intramuscular glia
(EGIM) are associated with
enteric nerve fibres
coursing through the
smooth muscle coats
(circular muscle and
longitudinal muscle).
Identified functions and
signalling mechanisms of
(b) mucosal, (c)
intraganglionic and (d)
intramuscular glia are
illustrated on the righthand panels.
Enterális glia
1899, Dogiel
Sasselli 2012
- bélidegrendszer (enteric nervous system)
- neural crest eredetű gliasejtek
- inkább asztrocita, mintsem Schwann
sejt-szerűek
glia
differenciáció
kezdete
éretlen
glia
- enterális glia kondicionális ablációja
(transzgén egér): jejunoileitis* a
megnövekedett intesztinális permeabilitás
miatt (*inflammation of the jejunum and ileum (…pl
Crohn betegség, IBS)
- intestinal epithelial barrier fenntartása pl.
bakteriális fertőzés alatt
Rescigno 2008, Savidge TC et al. 2007
érett glia
Enterális glia
Sharkey, Nasser 2003
GFAP+/S100B+ enteric glia in the
submucosal plexus
in rat colon
myenteric plexus
nerves (whole mount
preparation)
Wester 1999
http://embryology.med.unsw.edu.au/histology/git/col10he.jpg
Glial cells (arrows) in a human colonic
myenteric ganglion.
Bassotti 2007
(Ez a herpesz TK nagyon különbözik a gerinces TK-tól !!)
GFAP-HSVtk transzgenikus egér: a herpes simplex virus thymidine kinase (HSVTK) transzgént expresszáló sejtek a ganciclovirt (GCV) toxikus nukeotid analógokká
bontják és elpusztulnak. A HSV-TK csak az endogén GFAP-t expresszáló sejtekben
fejeződik ki.
conditional ablation: csak amíg a GCV-t kapják, addig pusztulnak..
GCV 14 napig, szubkután
Stom: stomach
PC: proximal colon
DC: distal colon
Mucosal enteric glia: GFAP+
Gyomor+-bél irányban GFAP tartalom nő a mucosában
Jejunum/ileumban a gliapopuláció (GFAP
expresszió) jelentősen lesökken GCV jelenlétében.
(kivéve mikroglia)
neuronok
neuroglia
asztroglia
oligodendroglia
mikroglia
* oligodendrociták
* szatellitasejtek
* asztrociták
* NG2 sejtek
* olfactory nerve
* radiális glia
ensheating
* Bergmann glia
cells (ONEC)
* Müller glia
* Schwann sejtek
* pituicita
* tanycita
*adeno* corpus
hipofízis
pineale
* rezidens
mikroglia
bevándorolt
makrofágok
ependyma
*ependymociták
*choroid plexus
hámsejtjei
perivaszkuláris
* enterális
gliasejtek
periszinaptikus
pericelluláris
Glia limitans
Interdigitáló glia-nyúlványok a cortex felszínén.
Alatta molekuláris réteg.
-
glia végtalpak a CNS felszínén
erős GFAP festődés
nyúlványok felszín felé
sőt egyes agyterületeken sejttestek is a
felszínen (Surface-Associated Astrocytes)
see Feig 2011, next slide
Feig 2011
http://neuropathology-web.org/chapter1/chapter1bAstrocytes.html
Surface-Associated asztrociták
a posterior piriform cortex területén
GFAP
Glia limitans
A, Distribution of GFAP-positive astrocytes in the frontoparietal cortex from 7day-old control rat. Note that GFAP-positive cells are localized in subpial spaces
and around vessels.
B, Astrocyte processes directed toward subpial spaces.
C, Astrocyte processes surrounding a vessel in the cortex.
Benjelloun 1999
Glia
limitans
Cui 2012
http://www.gensat.org/imagenavigator.jsp?imageID=60373, 60358
Iadecola 2007
Glia limitans
glial limiting membrane formed by
astrocyte processes (A) and the basal
lamina (arrow); a leptomeningeal cell
from the pia mater (N - nucleus) Scale =
500 nm. Rabbit neocortex.
http://synapses.clm.utexas.edu/atlas/6_2.stm
Glia limitans
Fibrillary astrocyte filled with gliofilaments participating in glial limiting
membrane (N - nucleus). P - cellular elements of the pia mater. Limiting
basal lamina - arrow. Scale = 1 µm. (Rabbit, neocortex.)
http://synapses.clm.utexas.edu/atlas/2_1_7.stm

Gliális sejttípusok az idegrendszerben

Transcription

Similar documents