ГнРГ нейрон - Википедия - GnRH neuron

ГнРГ нейроны, или же гонадотропин-рилизинг-гормон выражая нейроны, это клетки мозга, которые контролируют высвобождение репродуктивных гормонов из гипофиза. Эти клетки мозга контролируют репродукцию, секретируя гонадолиберин в гипофизарный портальный капиллярный кровоток, поэтому иногда их называют «половыми нейронами». Эта небольшая капиллярная сеть переносит ГнРГ в переднюю долю гипофиза, вызывая высвобождение лютеинизирующий гормон (LH) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в более широкий кровоток. Когда нейроны GnRH изменяют свой паттерн высвобождения с ювенильного на взрослый паттерн секреции GnRH, начинается половая зрелость. Неспособность нейронов ГнРГ образовывать правильные связи или неспособность успешно стимулировать гипофиз ГнРГ означает, что половая зрелость не начинается. Эти нарушения в системе ГнРГ вызывают репродуктивные расстройства, такие как гипогонадотропный гипогонадизм или Синдром Каллмана.

Флуоресцентное изображение нейронов ГнРГ (синий) с элементами их клеточного цитоскелета, показанными красным и зеленым.

Происхождение нейронов ГнРГ

В 1989 году две исследовательские группы независимо друг от друга обнаружили, что нейроны ГнРГ, которые у взрослых разбросаны по гипоталамусу, не происходят в этой области мозга. Вместо этого они мигрируют в мозг по обонятельным аксонным волокнам из носа.[1][2] Большинство нейронов ГнРГ рождаются из стволовых клеток носовой плакоды (эмбриональной носовой ткани). Совсем недавно было обнаружено, что подмножество нейронов ГнРГ может прослеживать свое происхождение не от носовой плакоды, а от носовой плакоды. нервный гребень раньше в эмбриогенезе.[3] Эта подгруппа клеток мигрирует в носовую плакоду, где они смешиваются с нейронами GnRH, рожденными в этой области, и вместе мигрируют в головной мозг.

Путешествие от носа к мозгу

На своем пути от носа к мозгу нейроны ГнРГ проходят через ткань носа, ранний череп и проходят через несколько областей переднего мозга, прежде чем достичь места назначения.[4] По пути секретируемые и связанные с мембраной молекулы направляют их в правильном направлении и помогают задавать скорость их движения. Нейроны ГнРГ, которые не могут попасть в мозг или которые мигрируют в неправильную область, не функционируют и даже могут подвергаться запрограммированная гибель клеток. Эта неспособность нейронов ГнРГ мигрировать в мозг является основной причиной Синдром Каллмана.[5] ГАМК, который деполяризует эмбриональные нейроны ГнРГ замедляют движение, но помогают им двигаться прямо по их пути.[6] SDF активирует гиперполяризующий ГИРК каналы, ускоряя скорость движения. Другие подсказки, например семафорины[7][8] и HGF[9] регулируют движение нейронов GnRH.

Движение нейронов ГнРГ

Ученые обнаружили, как управляющие молекулы заставляют нейроны ГнРГ ускоряться или замедляться. Обычно любой ионы кальция в клетке быстро втягиваются в органеллы, такие как митохондрии или же эндоплазматический ретикулум. Направляющие молекулы вызывают высвобождение этих ионов кальция обратно в клетку цитоплазма, где белки, чувствительные к кальцию, реорганизуют клеточную актин[10] и микротрубочка[11] цитоскелет, которые представляют собой молекулярные волокна, которые придают клетке ее форму. Это вызывает сокращение клетки (аналогично мышечные сокращения ), которые ссылаются на адгезивные белки на поверхность клетки,[12] вытягивая ячейку вперед.

ГнРГ физиология

Сдвиг к высокочастотной электрической активности в нейронах гонадолиберина является сигналом, инициирующим половое созревание. Нейроны ГнРГ получают данные от классических нейротрансмиттеры подобно глутамат и ГАМК.[13] Эти нейротрансмиттеры вызывают электрическую активность, которая регулируется в процессе развития, вызывая широкие изменения в поступлении ионов кальция в клетку через чувствительные к напряжению. ионные каналы. Это вызывает высвобождение гонадолиберина в кровоток воротных капилляров гипофиза, где гормон гонадолиберина активирует гипофиз, высвобождая лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон. В дополнение к классическим нейротрансмиттерам, некоторые управляющие молекулы могут изменять проводку нейронов ГнРГ в системе портальных капилляров, изменяя силу сигнала, поступающего в гипофиз.[14]

Регуляция нейронов ГнРГ

Нейроны GnRH интегрируют информацию из организма, чтобы регулировать размножение. Сильнейшим активатором нейронов ГнРГ является гормон, называемый Кисспептин.[15] Нейроны ГнРГ также интегрируют информацию из организма через гормоны, такие как нейропептид Y[16] и адипонектин.[17] Эти гормоны предоставляют нейронам ГнРГ информацию о состоянии организма, чтобы помочь определить, следует ли отдавать приоритет воспроизводству или подавлять его.

Рекомендации

  1. ^ Schwanzel-Fukuda, M; Пфафф, DW (1989). «Происхождение нейронов высвобождающего гормона лютеинизирующего гормона». Природа. 338 (6211): 161–4. Дои:10.1038 / 338161a0. PMID  2645530.
  2. ^ Рэй, S; Грант, П; Гейнер, H (1989). «Доказательства того, что клетки, экспрессирующие мРНК лютеинизирующего гормона-рилизинг-гормона у мышей, происходят из клеток-предшественников в обонятельной плакоде». Труды Национальной академии наук. 86 (20): 8132–6. Дои:10.1073 / pnas.86.20.8132. ЧВК  298229. PMID  2682637.
  3. ^ Форни, ЧП; Тейлор-Бердс, К. Мелвин, VS; Уильямс, Т; Рэй, S (2011). «Нервный гребень и эктодермальные клетки смешиваются в носовой плакоде, давая начало нейронам GnRH-1, сенсорным нейронам и обонятельным клеткам». Журнал неврологии. 31 (18): 6915–27. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.6087-10.2011. ЧВК  3101109. PMID  21543621.
  4. ^ Рэй, S (2010). «Из носа в мозг: развитие нейронов гонадотропин-рилизинг-гормона-1». Журнал нейроэндокринологии. 22 (7): 743–53. Дои:10.1111 / j.1365-2826.2010.02034.x. ЧВК  2919238. PMID  20646175.
  5. ^ Вальдес-Социн, Х (2014). «Нарушения репродуктивной функции, обоняния и нервного развития: генетические дефекты при различных гипогонадотропных гипогонадальных синдромах» (PDF). Границы эндокринологии. 5: 109. Дои:10.3389 / fendo.2014.00109. ЧВК  4088923. PMID  25071724.
  6. ^ Casoni, F; Хатчинс, Б.И.; Донохью, Д; Форнаро, М; Condie, BG; Рэй, S (2012). «SDF и GABA взаимодействуют, чтобы регулировать аксофильную миграцию нейронов GnRH». Журнал клеточной науки. 125 (21): 5015–25. Дои:10.1242 / jcs.101675. ЧВК  3533389. PMID  22976302.
  7. ^ Джакобини, П. (2008). «Семафорин 4D регулирует миграцию нейронов гонадотропинового гормона-рилизинг-гормона-1 через комплекс PlexinB1-Met». Журнал клеточной биологии. 183 (3): 555–66. Дои:10.1083 / jcb.200806160. ЧВК  2575794. PMID  18981235.
  8. ^ Мессина, Андреа; Феррарис, Николетта; Рэй, Сьюзен; Каньони, Габриэлла; Донохью, Дункан Э .; Касони, Филиппо; Kramer, Phillip R .; Derijck, Alwin A .; Адольфс, Юри (2011-12-15). «Нарушение регуляции передачи сигналов семафорин7А / β1-интегрина приводит к нарушению миграции клеток GnRH-1, аномальному развитию гонад и изменению фертильности». Молекулярная генетика человека. 20 (24): 4759–4774. Дои:10.1093 / hmg / ddr403. ISSN  0964-6906. ЧВК  3221532. PMID  21903667.
  9. ^ Джакобини, П. (2007). «Фактор роста гепатоцитов действует как мотор и направляющий сигнал для миграции нейронов гонадотропинового гормона-рилизинг-гормона-1» (PDF). Журнал неврологии. 27 (2): 431–45. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.4979-06.2007. ЧВК  6672060. PMID  17215404.
  10. ^ Хатчинс, Б.И.; Кленке, У; Рэй, S (2013). «Зависимый от высвобождения кальция поток актина в ведущем процессе опосредует миграцию аксофилов». Журнал неврологии. 33 (28): 11361–71. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.3758-12.2013. ЧВК  3724331. PMID  23843509.
  11. ^ Хатчинс, Б.И.; Рэй, S (2014). «Захват плюсовых концов микротрубочек актиновой корой способствует миграции аксофильных нейронов за счет увеличения натяжения микротрубочек в ведущем процессе». Границы клеточной неврологии. 8: 400. Дои:10.3389 / fncel.2014.00400. ЧВК  4245908. PMID  25505874.
  12. ^ Паркаш, J (2012). «Подавление β1-интегрина в клетках гонадотропин-рилизинг-гормона нарушает миграцию и удлинение аксонов, что приводит к серьезным репродуктивным изменениям». Журнал неврологии. 32 (47): 16992–7002. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.3057-12.2012. ЧВК  5238668. PMID  23175850.
  13. ^ Константин, S; Кленке, У; Рэй, S (2010). «Кальциевый осциллятор нейронов GnRH-1 регулируется в процессе развития». Эндокринология. 151 (8): 3863–73. Дои:10.1210 / en.2010-0118. ЧВК  2940530. PMID  20555030.
  14. ^ Джакобини, П. (2014). «Эндотелиальные клетки головного мозга контролируют фертильность через зависящее от яичников высвобождение семафорина 3А». PLOS Биология. 12 (3): e1001808. Дои:10.1371 / journal.pbio.1001808. ЧВК  3949669. PMID  24618750.
  15. ^ де Ру, N; Генин, Е; Карел, JC; Matsuda, F; Chaussain, JL; Милгром, Э (2003). «Гипогонадотропный гипогонадизм из-за потери функции производного от KiSS1 пептидного рецептора GPR54». Труды Национальной академии наук. 100 (19): 10972–6. Дои:10.1073 / pnas.1834399100. ЧВК  196911. PMID  12944565.
  16. ^ Кленке, У; Константин, S; Рэй, S (2010). «Нейропептид Y напрямую ингибирует нейрональную активность в субпопуляции нейронов гонадотропин-рилизинг-гормона-1 через рецепторы Y1». Эндокринология. 151 (6): 2736–46. Дои:10.1210 / en.2009-1198. ЧВК  2875836. PMID  20351316.
  17. ^ Кленке, У; Тейлор-Бердс, К. Рэй, S (2014). «Метаболическое влияние на репродуктивную функцию: адипонектин ослабляет активность нейронов ГнРГ у самок мышей». Эндокринология. 155 (5): 1851–63. Дои:10.1210 / en.2013-1677. ЧВК  3990841. PMID  24564393.