Дендритные филоподии - Википедия - Dendritic filopodia

Дендритные филоподии представляют собой небольшие перепончатые выступы, обнаруживаемые в основном на дендритных участках развивающихся нейронов. Эти структуры могут получать синаптический вход и могут развиваться в дендритные шипы. Дендритные филоподии, как правило, менее изучены, чем дендритные шипы, потому что их преходящая природа затрудняет их обнаружение с помощью традиционных методов микроскопии. Подготовка образца также может разрушить дендритные филоподии. Однако было определено, что филоподии на дендритных стержнях отличаются от других типов филоподия (даже те, что находятся в дендритных конусах роста) и могут по-разному реагировать на стимулы.^[1]

Структура

Дендритные филоподии тонкие, волосковидные. Они определены как имеющие длину, которая как минимум в два раза больше ширины, и они не отображают выпуклую головку, найденную на дендритные шипы. Филоподии лишены большинства клеточных органелл и состоят в основном из актин цитоскелетные элементы. Синаптические контакты могут происходить по всей длине филоподий, а не только на конце.^[2]

Роль в синаптической передаче

Дендритные филоподии могут быть местом синапсы в определенных областях нервной системы. В некоторых типах нейрональных клеток, таких как ганглиозные клетки сетчатки крысы, дендритные шипы отсутствуют, указывая тем самым, что в этих случаях синаптогенез происходит преимущественно на дендритных валах или на самих филоподиях. Филоподии могут синапсировать с соседними аксоны как по длине филоподии, так и на кончике.^[2] Синаптическая активность на дендритных филоподиях может изменять их морфологию или вызывать их превращение в дендритные шипы (см. превращение в шипы.)

Роль в развитии

На ранних этапах нейронное развитие дендритные стержни в подавляющем большинстве заселены дендритными филоподиями. Постепенно количество филоподий начинает уменьшаться одновременно с увеличением числа шипов.^[3] В конце концов, шипы становятся доминирующей структурой на дендритных стержнях с присутствием лишь нескольких филоподий. Филоподии, по-видимому, растут в ответ на локализованные импульсы глутамата, предполагая, что они могут играть роль в управлении ветвлением дендритов.

Превращение в шипы

Легко заметить, что дендритные филоподии превращаются в дендритные шипы. Было высказано предположение, что филоподии могут представлять собой предшественников дендритные шипы и что их быстротечность и подвижность могут позволить выбор синаптических партнеров. Выбор синаптических партнеров может зависеть от обнаруженной синаптической активности в непосредственной близости от филоподии. Локальная передача сигналов глутамата в области дендритных филоподий вызывает увеличение длины филоподий, тогда как блокирование рецепторов глутамата уменьшает количество дендритных филоподий.^[1] Следовательно, дендритные филоподии могут использоваться постсинаптическими клетками для обнаружения проходящих аксонов. После того, как был установлен контакт между дендритной филоподией и соседним аксоном, филоподия втягивается, и голова начинает опухать, приобретая более шиповидную морфологию. На этом этапе синапс считается созревшим и воспринимается как более стабильный.

Хотя наблюдались дендритные филоподии, дендритные шипы, процесс, посредством которого это происходит, неизвестен. Исследования показали, что филоподии могут пройти более одной стадии развития, прежде чем стать шипы, и что кластеризация определенных белков, таких как Дребрин может быть использован для определения зрелости филоподий.^[3] Зрелые колючки содержат большое количество белка PSD95 в их головках, и PSD95 часто используется как индикатор зрелости позвоночника. Однако дендритные филоподии могут принимать шиповидную морфологию даже без белков постсинаптической плотности, что указывает на актин ремоделирование как основной процесс, ответственный за развитие шипов из филоподий. Цитоскелетный анализ шипиков по сравнению с филоподиями обнаружил, что шиповидная морфология связана с большим количеством разветвленных актиновых филаментов. Следовательно, белки, которые взаимодействуют с комплекс arp2 / 3 а также F-актин исследуются на предмет участия в этом процессе. Поскольку филоподии также чувствительны к локальным концентрациям глутамат, белки, которые взаимодействуют с Рецепторы NMDA в дендритных филоподиях также являются кандидатами на регулирование этого процесса.

Роль в синаптической пластичности

Исследования показали, что на зрелых дендритных участках синаптическая активность, опосредованная NMDAR, может стимулировать рост новых филоподий, которые позже могут развиться в зрелые синапсы позвоночника.^[4] Это открытие представляет возможную роль дендритных филоподий в синаптическая пластичность потому что филоподии могут служить предшественниками зрелых синапсов даже в зрелых нейронах.

Роль в болезни

Хотя дендритные филоподии не играют очевидной роли в каком-либо конкретном заболевании, аномально большое количество филоподий было обнаружено в мозге пациентов с расстройствами аутистического спектра. Этот фенотип с высокими филоподиями и низкими шипами может быть следствием неспособности филоподий должным образом перерасти в шипы. Мутации в гене ХВОСТОВИК3 было показано, что они вызывают фенотипы, сходные с фенотипами, наблюдаемыми в мозге пациентов с этими расстройствами.^[5]

Рекомендации