Введение

Нейроэпителиальные клетки, или нейроэктодермальные клетки, формируют стенку закрытой нервной трубки на ранних стадиях эмбрионального развития. Нейроэпителиальные клетки пронизывают всю толщину стенки трубки, соединяясь с пиальной поверхностью и с вентрикулярной или люменальной поверхностью. Они соединены между собой в просвете трубки посредством межклеточных контактов, образуя псевдостратифицированный слой эпителия, называемый нейроэпителием. Нейроэпителиальные клетки являются стволовыми клетками центральной нервной системы, также известными как нейральные стволовые клетки, и дают начало промежуточным прогениторным клеткам, известным как радиальные глиальные клетки, которые в процессе нейрогенеза дифференцируются в нейроны и глию. Нейроэпителиальные клетки эктодермы начинают быстро делиться и складываться, формируя нейронную пластинку, которая инвагинирует в течение четвертой недели эмбрионального развития и образует нервную трубку. В соответствии с этой полярностью, нейроэпителиальные клетки экспрессируют проминин 1 в апикальной плазматической мембране, а также плотные соединения для поддержания клеточной полярности. Интегрин альфа 6 закрепляет нейроэпителиальные клетки к базальной мембране. В целом, нейрогенез регулируется множеством разнообразных регуляторных путей в ЦНС, а также различными другими факторами – от генов до внешних стимулов, таких как индивидуальное поведение. Обширная взаимосвязанная сеть регуляторных ответов позволяет тонко настраивать реакции, обеспечиваемые новообразованными нейронами.

Нейрогенез в восстановлении нервной системы

Нейрогенез в мозге взрослого человека часто ассоциируется с заболеваниями, приводящими к дегенерации ЦНС, такими как болезнь Хантингтона, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Несмотря на то, что у пациентов с этими заболеваниями наблюдается повышение нейрогенеза в гиппокампе, вопрос о том, носят ли его эффекты регенеративный характер или являются неоднозначными, остается открытым. У людей, страдающих этими заболеваниями, часто отмечается снижение обонятельных способностей, а также уменьшение когнитивной активности в гиппокампе – областях, специфичных для нейрогенеза. Гены, связанные с этими заболеваниями, такие как α-синуклеин, презинилин 1, MAPT (микротрубула-ассоциированный протеин тау) и хантингтин, также часто связаны с пластичностью мозга и ее модуляцией. Нейропластичность и нейрогенез взаимосвязаны. Новые нейроны, образующиеся из нейроэпителиальных клеток, прогениторных клеток и радиальных глиальных клеток, не смогут выжить, если не интегрируются в систему, формируя связи с новыми клетками-соседями. Это порождает множество дискуссионных концепций, например, нейрогенную терапию, включающую трансплантацию локальных прогениторных клеток в поврежденную область.

Нейроэпителиальные кисты

Нейроэпителиальные кисты, также известные как коллоидные кисты, развиваются у людей в возрасте от 20 до 50 лет и встречаются относительно редко у лиц моложе двадцати лет. Эти кисты – доброкачественные новообразования, которые обычно локализуются в переднем отделе третьего желудочка. Возникая в эпителии, кисты подвергают пациентов риску развития обструктивной гидроцефалии, повышенного внутричерепного давления и, редко, внутрикистозного кровоизлияния. Это связано с увеличением размеров кисты из-за секреции эпителием дополнительной слизистой жидкости. Кисты обычно обнаруживаются случайно, либо при появлении симптомов, характерных для гидроцефалии. Большие кисты подлежат хирургическому лечению, в то время как небольшие, не вызывающие обструкции, могут быть оставлены без вмешательства.

Олигодендроглиальные опухоли

Олигодендроглиальные опухоли возникают в глиальных клетках, которые обеспечивают поддержку и защиту нервных клеток головного мозга. Опухоль развивается из олигодендроцитов и обычно локализуется в мозгу, в области лобной или височной долей. Опухоли могут расти медленно, демонстрируя хорошую дифференцировку и отсрочку появления симптомов, либо быстро прогрессировать, формируя анапластическую олигодендроглиому. К симптомам этого типа опухоли относятся головные боли и нарушения зрения. Кроме того, обструкция желудочков мозга может приводить к накоплению спинномозговой жидкости и, как следствие, к отеку вокруг опухоли. Локализация опухоли также может влиять на клиническую картину: опухоли лобной доли могут вызывать постепенные изменения настроения или личности, а опухоли височной доли – нарушения координации и речи.

Нейронные химеры

Исследователи смогли создать нейронные химеры, объединив нейроны, развившиеся из эмбриональных стволовых клеток, с глиальными клетками, также полученными из эмбриональных стволовых клеток. Эти нейронные химеры предоставляют исследователям всесторонний способ изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе восстановления и регенерации клеток посредством нейроэпителиальных предшественников, и, как ожидается, прольют свет на возможность восстановления нервной системы в клинических условиях. В попытке определить ключевые особенности, отличающие нейроэпителиальные клетки от их предшественников, исследователи идентифицировали промежуточный филамент, который экспрессировался в 98% нейроэпителиальных клеток нервной трубки, но не экспрессировался ни в одной из их предшественнических клеток. После этого открытия стало ясно, что все три типа клеток в нервной системе происходят из однородной популяции стволовых клеток. Для того чтобы сделать возможным клиническое восстановление нервной ткани, исследователям необходимо было более детально охарактеризовать региональную детерминацию стволовых клеток в процессе развития мозга, выяснив, какие факторы определяют, в какой тип клеток превратится предшественник. Хотя точные факторы, приводящие к дифференцировке, остаются неизвестными, исследователи использовали нейронные химеры человека и крысы для изучения развития человеческих нейронов и глиальных клеток на модели животных. Эти нейронные химеры позволили изучать неврологические заболевания на животных, где можно контролировать травматические и реактивные изменения. В конечном итоге исследователи надеются использовать информацию, полученную в ходе этих экспериментов с нейронными химерами, для восстановления областей мозга, пораженных заболеваниями центральной нервной системы. Однако проблема доставки до сих пор не решена, поскольку было показано, что нейронные химеры циркулируют по всем желудочкам и внедряются во все части ЦНС. Выявление факторов окружающей среды, влияющих на дифференцировку, позволит использовать трансплантацию нейроэпителиальных предшественников для лечения многих заболеваний, включая рассеянный склероз, болезнь Гентингтона и болезнь Паркинсона. Дальнейшее изучение клеток нейронных химер и химерных мозгов предоставит доказательства для манипулирования нужными генами и повышения эффективности восстановления нервной ткани с помощью трансплантации.

Депрессия

Исследования депрессии показывают, что один из основных факторов, вызывающих депрессию – стресс – также оказывает влияние на нейрогенез. Эта взаимосвязь побудила исследователей предположить, что депрессия может быть следствием изменений в уровнях нейрогенеза во взрослом мозге, в частности, в зубчатой извилине. Исследования указывают на то, что стресс влияет на нейрогенез, повышая уровень глюкокортикоидов и снижая уровень нейротрансмиттеров, таких как серотонин. Эти эффекты были дополнительно подтверждены путем индуцирования стресса у лабораторных животных, что привело к снижению уровня нейрогенеза. Кроме того, современные методы терапии депрессии также стимулируют нейрогенез. Продолжающиеся исследования направлены на дальнейшее подтверждение этой взаимосвязи и определение механизма, посредством которого она происходит. Это потенциально может привести к лучшему пониманию развития депрессии, а также к разработке новых методов лечения.