VÝVIN MOZGOVÝCH ŠTRUKTÚR GENÉZA NEURÓNOV › fileadmin › lf › sucasti › ...VÝVIN MOZGOVÝCH ŠTRUKTÚR GENÉZA NEURÓNOV Prof. MUDr. Daniela Ostatníková, PhD

VÝVIN MOZGOVÝCH

ŠTRUKTÚR

GENÉZA NEURÓNOV

Prof. MUDr. Daniela Ostatníková, PhD

Prítomnosť extra materiálu enormne zvyšuje možnosti.Ale až odstránením toho, čo je navyše, vzniká jedinečné dielo.

GÉNY –PROSTREDIE

NEUROGENÉZA

PROLIFERÁCIATvorba neurónov z neuroblastov – mitóza

MIGRÁCIAPutovanie neurónov a osídľovanie oblastí CNS podľa funkcie

DIFERENCIÁCIAVývin neurónov na určitý typ

SYNAPTOGENÉZATvorba synaptických spojení medzi neurónmi – neurónové siete

SELEKTÍVNA SMRŤ NEURÓNOV, APOPTÓZAEliminácia nesprávne umiestnených buniek a nesprávne diferencovaných buniek a

tých, ktoré sa synapticky nespojili s okolitými neurónmi

FUNKČNÁ VALIDÁCIAPosilnenie tých synáps, ktoré sa používajú, sú funkčné

Oslabenie až zrušenie tých synaptických spojení, ktoré sa nepoužívajú, sú nefunkčné

VÝVIN CNS

PROLIFERÁCIA – riadená génmi- 3. týždeň i.u. 250 000 / minútu- ukončená v 5. mes. i.u. 1010-1011 neurónov

KMEŇOVÉ

BUNKY

PROGENITOROVÉ

BUNKY

VENTRIKULÁRNA

ZÓNA

POVRCH

VYVÍJAJÚCEHO SA

MOZGU

SUBVENTRIKULÁRNA

ZÓNA

INTERMEDIÁRNA

ZÓNANEURÓNY

OLIGO-

DENDROCYTYASTROCYTY

MIGRÁCIAneurón putuje do oblastí s funkciou, pre

ktorú je určený.

1. podľa dlhých výbežkov radiálnych gliových buniek – nasleduje ich (šplhá sa po nich)

Tieto výbežky spájajú vnútorné vrstvy kôry s vonkajšími vrstvami kôry

2: podľa chemických signálov

Neuróny majú špeciálne molekuly na svojom povrchu – adhezívne molekuly, ktoré sa viažu na okolité molekuly alebo gliové bunky alebo axóny neurónov. Tieto chemické signály vedú neuróny na miesto určenia.

MIGRÁCIA – RASTOVÝ KÓNUS

Lamellipodia FilopodiaRastový kónus sa špecializuje na identifikáciu správnej dráhy pre rast neuritu

Chemoafinitná hypotéza (Sperry, 1981)

Smer riadia atraktanty a repelenty

FasciculáciaMechanizmus, ktorým sa spájajú axóny, ktoré spoločne migrujú – umožňuje toExpresia adhezívnych povrchových molekúlCAMs = cell-adhesion molecules

molekuly laminínumolekuly integrínu – podpora pre predlžovanie axónov

MIGRÁCIA

Putovanie neurónov trvá 2-3 týždne, do cieľa sa

dostane pravdepodobne len polovica

Ostatné:

• A) nediferencujú

• B) zmiznú / neprežijú migráciu

• C) nedosiahnu cieľ alebo sa chybne diferencujú,

čo môže spôsobiť poruchy: mentálna retardácia,

detská epilepsia, schizofrénia, dyslexia

APOPTÓZAApoptóza je normálny prirodzený

proces potrebný pre rovnováhu

buniek v tele Ak bunky neumierajú

môže nastať nekontrolovaný rast a

vytvorenie tumoru, ak bunky

zomierajú príliš rýchlo, môže nastať

ochorenie srdca, pečene. Bunky v

mozgu zomierajú riadene, apoptóza

má význam v špecializácii

mozgových funkcií.

Nekróza je patologický proces,

ktorý vzniká po pôsobení toxínov

alebo nevhodných podmienok,

ktoré vedú k poškodeniu bunky a

následne k zápalu a akumulácii

bunkového odpadu.

DIFERENCIÁCIADIFERENCIÁCIA NEURÓNOV– neuróny obsadzujú oblasti s určitou génmi

naprogramovanou funkciou

- elektrická aktivita neurónov mení ich štruktúru a

štruktúru mozgu (riadené prostredím)

SYNAPTOGENÉZA

Elektrická aktivita ovplyvňuje vývin mozgu – „VYVÍJA SA TO, ČO SA POUŽÍVA“

2 – 10. ROK ŽIVOTA – vývin spojení neurónov

– SYNAPTICKÁ KAPACITA - až 20 000 synáps na jeden neurón

- SYNAPTICKÁ PLASTICITA

Rast bielej hmoty

Postnatálne - synaptogenéza

SYNAPTOGENÉZA

NOVORODENEC 6 ROČNÝ 14 ROČNÝ

Neurolignín hrá významnú

úlohu pri vzniku a

vyformovaní špecifického

synaptického spojenia

MODEL SYNAPTOGENÉZY

VEDENIE AXÓNU ADHÉZIA BUNIEK TVORBA SYNAPSY

Axón pontínnej neurolignín

bunky sa blíži granulárnej bunky

ku granulárnej b. a neurexín axónu vytvoria synapsu

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.cumc.columbia.edu/news/in-vivo/Vol1_Iss1_jan14_02/pictures/model-for-

synaptogenesis.jpg&imgrefurl

SYNAPTICKÁ PLASTICITA

Lamprecht & LeDoux

Nature Reviews Neuroscience 5, 45-54, 2004

ZÁNIK BUNIEK A SYNÁPS

Neuróny medzi sebou súťažia o obmedzené množstvo trofických faktorov ( NGF – nerve growth factor, Levi Montalcini, 1940) ktoré produkujú cieľové neuróny –

selektívna smrť buniek

SYNAPTICKÁ KAPACITA– počet synáps na jednom neuróne – redukcia na 50% v dospelosti

SYNAPTICKÁ ELIMINÁCIA závisí na aktivite neurónov počas vývinu

„Use it or lose it” –nepoužívané neurónysa strácajú po kritickom obdobíživota (u človeka po 10 roku veku)situácia neurónov v striatovej kôre)

a) normálna zdravá mačka b) po monokulárnej deprivácii

1 and 5 monokulárna aktivácia, 2,3,4 binokulárna aktivácia s

preferenciou oka v 2 a 4

SYNAPTICKÁ KOMPETÍCIA

VÝVIN ZMYSLOVÝCH A KOGNITÍVNYCH FUNKCIÍ

https://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjllvflrOjdAhURbFAKHcO7Aq4QjRx6BAgBEAU&url=https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(06)01648-5?code%3Dcell-site&psig=AOvVaw1qlYnuo1au0FJ0OVrm8nlF&ust=1538590024695192

NEUROGENÉZA V DOSPELOSTI

MIESTA NEUROGENÉZY V DOSPELOSTI. Štúdie na hlodavcoch v porovnaní s ľudským

mozgom.

Neurogenéza bola potvrdená v dvoch oblastiach mozgu: subventrikulárna zóna (SVZ) bočných

komôr a gyrus dentatus hipokampu (oblasť mozgu spojená s učením a pamäťou). V SVZ

progenitorové bunky migrujú do bulbus olfactorius, kde diferencujú na neuróny.