Μελέτη Των Ενδοκυττάριων Και Εξωκυττάριων Μηνυματοδοτικών Μορίων Στην Ανάπτυξη Και Την Οργάνωση Των Αισθητήριων Συστημάτων Και Του Εγκεφαλικού Φλοιού

Abstract

Κατά την ανάπτυξη του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ) μία πλειάδα ενδοκυττάριων και εξωκυττάριων μορίων παίζουν ρόλο στην ορθή οργάνωση και συντονισμό των νευρωνικών πληθυσμών. Από τα εξωκυττάρια μόρια, τα μόρια κυτταρικής συνάφειας (cell adhesion molecules, CAMs) είναι γνωστό ότι συμμετέχουν στην επικοινωνία των κυττάρων που δομούν το ΚΝΣ. Οι επαφές που δημιουργούνται μέσο των CAMs είναι τόσο μεταξύ νευρώνων όσο κα μεταξύ νευρώνων και υποστηρικτικών κυττάρων τους (Γλιακά κύτταρα). Επίσης τα CAMs βοηθούν στην επικοινωνία των νευρώνων με το περιβάλλον τους μέσο των επαφών που σχηματίζονται με μόρια τις εξωκυττάριας ουσίας. Ορισμένες από τις αναπτυξιακές δραστηριότητες στις οποίες συμμετέχουν τα CAMs μέσω των ανωτέρω επαφών είναι οι νευρωνική μετανάστευση, η προβολή και η καθοδήγηση των νευραξόνων , η δημιουργία συνάψεων και οι δεσμιδοποίηση των νευρικών ινών. Ο ρόλος των CAMs στην ανάπτυξη των αισθητήριων συστημάτων έχει μελετηθεί αρκετά στο παρελθών κυρίως στο οπτικό αλλά και στο οσφρητικό σύστημα.Στο πρώτο μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε ο ρόλος του μορίου κυτταρικής συνάφειας TAG-1 στην ανάπτυξη και την οργάνωση των προβλητικών νευρώνων του οσφρητικού λοβού (ΟΒ) στους οποίους εκφράζεται. Είναι γνωστός ο τρόπος με τον οποίο οι οσφρητικοί αισθητικοί νευρώνες και οι άξονες τους από το οσφρητικό επιθήλιο (ΟΕ) οργανώνονται ανάλογα με τον υποδοχέα που εκφράζουν. Αυτός παίζει ρόλο στις συνάψεις που θα δημιουργηθούν με τα σπειράματα (GL) εντός του ΟΒ, σχηματίζοντας τον οσφρητικό υποδεκτικό χάρτη (ORM). Παρόλα αυτά ο τρόπος με τον οποίο οι κύριοι αισθητικοί νευρώνες του ΟΒ, τα μητρικά κύτταρα (MCs), οργανώνονται αναπτυξιακά εντός του ΟΒ ώστε να λάβουν την πληροφορία από συγκεκριμένα GL δεν είναι ακόμα γνωστός. Στην παρούσα εργασία δείξαμε ότι η TAG-1 είναι απαραίτητη για την σωστή κατανομή και καθοδήγηση των αναπτυσσόμενων MCs που γεννιούνται συγκεκριμένα στην αναπτυξιακή ηλικίαΕ11,5. Χωρίς αυτήν τα MCs (E11,5) δεν καταλαμβάνουν τις σωστές θέσεις τους εντός του κύριου οσφρητικού λοβού (ΜΟΒ), αλλά παραμένουν εντός περιοχών του επικουρικού οσφρητικού λοβού (ΑΟΒ) μέχρι και την ενήλικο ζωή. Η παραπάνω δυσλειτουργία οδηγεί σε μεταβολές στην νευρωνική ενεργοποίηση τόσο του ΜΟΒ όσο και του κύριου οσφρητικού φλοιού (piriform cortex,PC),όχι όμως και του AOB. Οι ανωτέρω αναπτυξιακές διαταραχές οδηγούν στον επηρεασμό της οσφρητικής ικανότητας των μεταλλαγμένων για την TAG-1 ζώων. Αυτά παρουσιάζουν μειωμένη μακρό-χρονη οσφρητική κοινωνική μνήμη και επηρεασμένη ικανότητα αναγνώρισης και διαχωρισμού οσμηρών σημάτων του περιβάλλοντος. Επιπλέον δημιουργήσαμε μία βάση δεδομένων και ξεχωρίσαμε ειδικούς μοριακούς μάρτυρες κυτταρικών υποπληθυσμών στο οσφρητικό σύστημα (απο Ε11,5-P56),Αυτό θα μπορούσε να φανεί χρήσιμος σε μελλοντικές μελέτες της ανάπτυξης του οσφρητικού συστήματος.Στο δεύτερο μέρος της παρούσας εργασίας ασχοληθήκαμε με την αποσαφήνιση του ρόλου μιας υποκατηγορίας νευραξόνων του αιθουσαίου συστήματος, των πρωτοταγών αιθουσαίων ινών (primary vestibular fibers,PVFs), στην ανάπτυξη και την οργάνωση της παρεγκεφαλίδας. Είναι γνωστό από μελέτες στον αρουραίο ότι οι PVF εισέρχονται εντός της παρεγκεφαλίδας στην ηλικία Ε11,5, ως οι πρώτοι προσαγωγοί άξονες κατά την ανάπτυξη της. Στα αμέσως επόμενα αναπτυξιακά στάδια οι PVFs δεσμιδοποιημένοι ,καταλαμβάνουν μεγάλη έκταση εντός τις παρεγκεφαλίδας καθώς οδεύουν προς πιο οπίσθιες περιοχές του ιστού. Παλαιότερες μελέτες δεν ανέδειξαν ξεκάθαρα τον ρόλο των PVF που δεν φάνηκε να δρουν ως σκαλωσιά στην πορεία μεταγενέστερων προσαγωγών ινών της παρεγκεφαλίδα, ούτε ως οργανωτές στην καθοδήγηση της μετανάστευσης των κοκκωδών κυττάρων (GCs) της έξω κοκκώδους στοιβάδας (EGL) προς τις τελικές τους θέσεις. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάσαμε ότι οι PVF εισέρχονται εντός της παρεγκεφαλίδας στην αναπτυξιακή ηλικία Ε11,5 (όπως και στον αρουραίο).Αργότερα κατά την ανάπτυξη οι άξονες των PVFs συν-δεσμιδοποιούντε (Ε13,5) με τους άξονες των CalB+ Purkinje κυττάρων (PCs). Επίσης παρουσιάστηκε για πρώτη φορά το γεγονός ότι οι άξονες των CalB+ PCs ακολουθούν την πορεία των PVFs και ποσοστό τους πορεύεται εκτός παρεγκεφαλίδας, μέσο του κάτω παρεγκεφαλιδικού σκέλους (ICP) ,προς τους αιθουσαίους πυρήνες(VN). Επίσης στα Six1-/- ζώα όπου οι PVFs δεν δημιουργούνται, οι CalB+ PCs άξονες παρουσιάζουν διαταραχές στην δεσμιδοποίηση τους (υπερδεσμιδοποίμένοι) και στην κατεύθυνση τους εντός της παρεγκεφαλίδας. Καθώς αυτοί ακολουθούν ποικίλες μη οργανωμένες κατευθύνσεις εντός του ιστού, ένα μικρό ποσοστό τους καταφέρνει και εξέρχεται από την παρεγκεφαλίδας όχι μέσο του ICP αλλά μέσο του restiform body (RB).Στο μονοπάτι αυτό το L1 εκφράζεται, όπως εκφράζεται και στους άξονες των PVFs και των PCs. Απο τα CAMs που εκφράζονταν στο μονοπάτι των PVFs μόνο η απουσία του L1 οδήγησε σε διαταραχή στην δεσμιδοποίηση (ολιγάριθμες μικρές δεσμίδες) και την κατεύθυνση των PCs αξόνων, οι οποίοι δεν κατάφερναν ποτέ να εξέλθουν από την παρεγκεφαλίδα. Συνοψίζοντας δίξαμε ότι το μόριο L1 πιθανός παίζει ρόλο στην δράση των PVFs ως κυτταρική σκαλωσιά στην δεσμιδοποίηση των CalB+PCs αξόνων και την καθοδήγηση τους στην έξοδο από την παρεγκεφαλίδα μέσο του ICP προς τους VN.