Celluláris és molekuláris neurobiológia

Az előadások a következő témára: "Celluláris és molekuláris neurobiológia"— Előadás másolata:

1 Celluláris és molekuláris neurobiológia
Celluláris és molekuláris neurobiológia 2014 szeptember - december

2

3 patkány hippocampus CA1 régió
Élettartam = szervezet életideje axon 100 mm s.r. s.o. s.p. Kosársejt; patkány hippocampus CA1 régió dendrit Zemankovics Rita rekonstrukciója; MTA KOKI 1013 idegsejt x 104 szinapszis = 1017 kapcsolat!

4

5 Kialakul az ideglemez (neural plate)
epiblaszt hipoblaszt AVE Primitív árok A P testtengely Nodus BMP2,4 13. nap 0,4 mm Emberi hólyagcsíra és beágyazódása a méhfalba (6.-7. nap) Az anterio-poszteriorális testtengely „meghatározódik” a primitív árok és az antero-visceralis entoderma (AVE) kialakulásával. FGF8 TGFb1, Activin, A latero-mediális testtengely „meghatározódik” a széli BMP és középvonali Shh termelődéssel BMP2,4 Kialakul az ideglemez (neural plate) Chapman, S. C. et al. Development 2003;130:

6 ChAT mRNA Jessel, Nature Reviews Genetics, 2000 Ruiz Altaba, 2003
Unsicker, 2002

7 Prechordalis mezoderma AP: „rostralis gének” (Otx2, Lim1, stb)
Notochord A-P: Hox-kód Prechordalis mezoderma AP: „rostralis gének” (Otx2, Lim1, stb) Rubenstein, Puelles 1994, Gilbert, 2008 Beágyazódás után 8 nap (human) 32. nap; 6 mm

8 rhombomérák Ephrin Haematoxilin-eosin

9 Isthmus Organizátor (IsO)
Néhány sejtsorból álló központ a Mes- és a Metencephalon határán Megjelenése egérben a 7.5dpc (kopulációt követő nap) Otx2 (Orthodenticle) és Gbx2 (Gastrulation Brain Homeobox) éles határán Expresszált génjei: Wnt (Wingless), Fgf8, En1 (Engrailed), Pax2,5,8 (Paired box) Középagy, és szomszédos területei, valamint a kisagy kialakítása

10 Noradrenerg idegsejtek
LC: locus coeruleus T: thalamus Hy: hyppocampus LTA: lateral tegmental area HC: hippocampus ST: striatum SN: substantia nigra (A8, A9) VTA: ventral tegmental area (A10) B.olf.: Bulbus olfactorius (A16) SCN: suprachiasmatic nucleus HC: hyppocampus R: raphe magok Noradrenerg idegsejtek Szerotonerg idegsejtek Dopaminerg idegsejtek Septum medialia: Ch1 nucl.fasc. diagonalis: Ch2, Ch3 nucl. basalis Meynerti : Ch4 nucl. pedunculopontis: Ch5 nucl. tegment. Laterodorsalis:Ch6 medialis habenula : Ch7 Nucl. parabigeminal : Ch8. Kolinerg idegsejtek Gerincvelő ventrális rétegek: Motoneuronok, g-efferensek, vegetatív „motoneuronok”

11 Szimmetrikus aszimmetrikus
17 napos human kamra Pia - ECM Radiális glia Radiális neuroepithel sejt ECM Idegsejt-előalak Laterális indukció / gátlás Szimmetrikus aszimmetrikus mitózisok Notch Hes ErbB2 BLBP Delta-1 Mash/Ngn1,2 NRG-1

12 1. Notch/Delta rendszer 1. 3. 2. Általánosságban: differenciálódó sejt
differenciálatlan sejt* …differences between neighbor cells caused by stochastic events and intrinsic or extrinsic factors are stabilized or amplified through Notch and Delta signals…

13 1. Notch/Delta rendszer DSL – Delta, Serrate, Lag-2
CSL – CBF1, Su(H), Lag-1 NICD – Notch Intracellular Domain TACE/ADAM17 – TNFa Converting Enzyme A Disintegrin And Metalloprotease

14 Bázikus helix-loop-helix transzkripciós faktor fehérjék
bHLH Pro-neurális Mash 1..., Ngn 1,2, Math 1 Neurális Math 2, NeuroD Ryoichiro Kageyama and Shigetada Nakanishi; Current Opinion in Genetics & Development 1997, 7:

15 1. Notch/Delta rendszer Laterális gátlás (Drosophila proneurális cluster)

16 Embrionális sejt-vándorlás az elsődleges idegi germinatív zónából
17 napos human radiális glia Vándorló neuron előalakok Rakic P. J. Comp. Neurol. 1972, 145: 61-84 Halfter, W. et al. J. Neurosci. 2002; Az elsődleged germinatív zónából származó idegsejt-előalakok a radiális glia nyúlványok mentén vándorolnak meghatározott távolságra

17 Asztroglia, Oligodendroglia
A másodlagos germinatív zóna a primér zóna származéka : Primér germinatív réteg Másodlagos germinatív réteg prenatális posztnatális Vetítő neuron Kis vetítő neuron Lokális közti neuron Asztroglia, Oligodendroglia Radiális glia ependyma VZ SVZ E10.5 E10,5 E1 0, 5 0,5 E10, Adult Shuurmans 2004 Alvarez-Buylla 1998

18 E10.5 Adult Alvarez - Buylla 1998 Emx2 E1 0, Ngn2 5
Glutamaterg Dlx Nkx2.2; Lmx1b; GATA-3 Szerotonerg Nkx2.2; Lmx1b; Pitx3 Dopaminerg Ngn2 Mash1 E10.5 E10,5 E1 0, 5 0,5 Adult Alvarez - Buylla 1998

19 Jürgen Löschinger felvétele
Az axon növekedési kúp letapadása, „előrehaladása” folyamatos membrán-épülést jelent a kúp vezető élén, filopódiumaiban, és anyag-beépülést a rögzülő „axon-rúd” növekedési kúp mögötti részén

20 A nyúlványok kötegeket képeznek
Növekedési kúp számára a legjobb letapadási felület a szomszéd nyúlvány felszíne: A nyúlványok kötegeket képeznek Az kérgi sejtek nyúlványai „bevezetik” a thalamus sejtek nyúlványait a jövendő kéreg felé J. Spacek; Molnár Zoltán felvétele

21 ECM [Ca2+]I [Ca2+]I release Ligand Letapadási jel Receptor
Growth cone target BDNF Protein synthesis exocytosis ECM GABA GABAA GABAB [Ca2+]I Protein production release [Ca2+]I release phosphorylation Ligand Letapadási jel Netrin repulzív/attraktív Wadsworth, Hedgecock 1996 Slit 1-3 Repulzív, sejt-polaritás, attraktív (Ypsilanti ,Development 2010) Semaphorin Chen et al., 1998 Ephrin Himanen, Nikolov 2003 Receptor DCC/Unc5 Robo (Round-about ) 1-3 Neuropilin Eph (Trk) receptors NogoR MAG,Omgp, Nogo66 repulzív McGee, Strittmatter, 2003 Ca++ hullám chemorepellent Slit Ibanez 2007 kisagyi szemcsesejt növ. kúp CICR Ca++ indukált Ca++ release 8 um/sec Ca++ hullám iránya Slit-receptor (Robo) lokalizációjától függ SEMA I, II, VIII: gerinctelen; receptor: plexinek SEMA III-VII : gerinces; receptor: neuropilin 1 és 2

22 AC: commissura anterior; POC : commissura post optica;
Baresi et al., Development, , „Glia-hidak” kialakulnak a középvonalat átlépő axonok megjelenése előtt. Zebrahal embrió AC: commissura anterior; POC : commissura post optica;

23

24 BDNF I. „Poli-innerváció” specifikus szinapszisok
II. Az izom véglemez „érése”: nAChR-ok eloszlása

25

26 „Fire together, wire together”
Propagated waves [Ca2+]I release BDNF GABA phosphorylation Protein synthesis exocytosis ECM Protein production Growth cone target GABAA GABAB Jelitai, Madarasz; Int.Rev.Neurobiol. 2006 „Fire together, wire together”

27 P17 P2 Fejlődés-diktálta nyúlvány-elimináció
V. réteg V. réteg Stanfield; O’Leary; Retrográd jelzéssel a medulla felől visszajelezhető : P2: a teljes V. kérgi réteg P17: szenzomotoros kéreg P2-nél + P17-nél végzett kettős visszajelzés: Nem a sejtek, csak a nem megfelelő helyen végződő nyúlványok „tűnnek el”: Fejlődés-diktálta nyúlvány-elimináció

28 felnőttkori neurogén zónák; idegi őssejtek
1984 Notebohm: énekes madarak; 1992 Reinolds és Weiss: rágcsálók, ember Agykéreg Szagló gumó agykamra Kisagy Hátsóagy Corpus callosum Elülső migrációs ösvény Hippocampus 10 m Neurosphere from new born mouse froebrain a nmfhé Cortex Thalamus Szubventrikuláris zóna Szubgranuláris zóna