img020

związane z białkami G, a następnie przez wtórne przekaźniki wewnątrzkomórkowe,' w tym jony wapnia.

Jeszcze jedną klasą intensywnie badanych czynników rozwojowych układu < nerwowego są powierzchniowo czynne proteoglikany (białka związane z resztamij cukrowymi), takie jak siarczan chondroityny czy siarczan heparyny. Są one wy-J

twarzane przez komórki większości rozwijających się struktur i są albo związane!

z zewnętrzną powierzchnią błon komórkowych, albo wydzielane do przestrzeni międzykomórkowej^ Zależnie od tego, jakie proteoglikany zostaną wydzielone i jakie komórki bądź aksony wejdą z nimi w kontakt, wytworzą się interakcje sprzyjające migracji komórek lub wydłużaniu się aksonów bądź je uniemożliwiające; Proteoglikany to bardzo liczna klasa związków, niektóre z nich mogą być wytwarzany tylko przez komórki pewnego typu, tak jak neurokan, który jest wytwarzany wyłącznie w neuronach, czy fosfakan — produkt komórek glejowych. Działamy niektórych proteoglikanów może być bardzo specyficzne. Mogą one oddziaływ; ~ odmiennie na bardzo zbliżone grupy komórek i ich wypustek, na przykład stwarz; barierę zapobiegającą dalszemu wydłużaniu się stożków wzrostu aksonów w koi a jednocześnie stymulować różnicowanie się neuronów korowych, albo pozwali na rozrost aksonów z bocznej, lecz nie przyśrodkowej części siatkówki w określoi warstwie ciała kolankowatego bocznego. To, że rozwijające się aksony do właściwych sobie struktur z wielką precyzją i popełniając niewielką ty! liczbę zasadniczych błędów, świadczy o tym, że układ sygnałów sterując; przebiegiem długich połączeń mózgu jest równie precyzyjnie określony pi białka powstające na skutek ekspresji odpowiednich genów. Prawdopodobnie znaliśmy dotąd tylko niewielką część tego układu sygnalizacyjnego.

6.2.8. Czynniki wzrostu

Ważną rolę w rozwoju układu nerwowego odgrywają też peptydy (drobne bia o właściwościach troficznych, w tym neurotrofiny, które są produkowane wyląc: w tkankach układu nerwowego (takie jak NGF, działający głównie na komd cholinergiczne, czy BDNF, wywierający wpływ na większość neuronów ośrodkowyd Neurotrofiny działają na umiejscowione w błonie komórkowej receptory, któń część zewnątrzkomórkowa jest specyficzna dla peptydu, z którym się wiąże, naton wewnątrzkomórkowa część efektorowa jest kinazą tyrozynową (Trk). Jej aktywj może głęboko zmienić wiele szlaków metabolicznych komórki, a to, który z i zostanie uruchomiony, zależy w dużej mierze od typu komórki, a co za tym idzi^ specyficznego zestawu szlaków sygnalizacyjnych i metabolicznych w jej cytopla Neurotrofiny mogą selektywnie wpływać na niektóre populacje neuronów, uą liwiając ich przeżycie, a także stymulując różnicowanie neuronów. W późniejs okresie mogą one również wpływać na proces wydłużania się wypustek osio neuronów (aksonów), prawdopodobnie stwarzając gradienty przyciągania i odpycti na drodze ich wzrostu. Istnienie takich gradientów zostało wielokrotnie wykffl doświadczalnie (por. też rozdz. 4).

6.2.9. Procesy regresji rozwojowej

6.2.9.1. Programowana śmierć komórek jako mechanizm rozwoju struktur nerwowych

■ Spektakularny rozrost struktur nerwowych w okresie płodowym stwarza wrażenie, że można postawić znak równości między rozwojem a namnażaniem się komórek. Choć zwiększanie liczby komórek jest procesem dominującym, to, jak już stwierdziliśmy, .nie jest to proces jedyny. Ważną rolę rozwojową odgrywają procesy regresji, do :iś, których zaliczana jest programowana śmierć komórek (apoptoza) i proces wycofywania .'Wytworzonych kolaterali aksonów, który zostanie opisany w dalszej części rozdziału.

£4'

Apoptoza zachodzi na skutek uruchomienia specjalnego programu genetycznego, jtóry powoduje fragmentację DNA, obkurczenie jądra komórki, a następnie śmierć komórki i usunięcie jej ze struktury bez wywoływania procesów zapalnych. Program •a może być uruchamiany przez różne czynniki, w tym takie, które sterują rozwojem [truktur. Większość przebadanych struktur nerwowych przechodzi przez fazę inten-lego wymierania niedawno powstałych neuronów. Nie zawsze było to łatwe do jerdzenia i oceny ilościowej, gdyż często proces wymierania zachodzi w okresie [owym, a śmierć komórek i ich usuwanie odbywają się bardzo szybko, tak że zwijających się strukturach możemy nie stwierdzać występowania jednocześnie jej liczby obumierających komórek, mimo że proces apoptozy jest intensywny, pzwojowy proces wymierania neuronów najdokładniej zbadano w warstwie jpyyej siatkówki. U dotąd zbadanych ssaków wymiera w tej fazie od 50 do 75% jórek zwojowych. Wymieranie występuje tu już po ustanowieniu połączeń jjówki z ciałem kolankowatym bocznym i wzgórkiem górnym. Udowodniono, że jgjreja siatkówki pozostała po wymarciu połowy komórek odznacza się większą jzją niż projekcja wyjściowa, można więc przypisać temu procesowi rolę Ejonalną w korygowaniu pierwotnie wytworzonych połączeń. Fazę wymierania (ujemy także w pozostałych strukturach układu wzrokowego. Apoptoza łoicie zmienia strukturalnie korę nową, która traci najstarsze populacje neuronów ,tw I i VIb (patrz wyżej). Tak więc, w drodze apoptozy niektóre struktury układu iwego mogą zostać bardzo zmienione lub całkowicie usunięte. Odnosi się to ( do innych narządów organizmu. Niedawno udowodniono, że również w war-jęh zasadniczych kory, niedługo po wygenerowaniu ich neuronów, wymiera od 50 ich populacji. Przyczyny i sens funkcjonalny tak masowego procesu iania komórek kory pozostają niejasne.

|*9.2. Regresja aksonów

jfręiu do właściwej struktury docelowej aksony muszą w pewnym momencie ić się wydłużać, a zacząć tworzyć kolaterale drzewka końcowego. Białka £$ wzrost, obecne w strukturze docelowej, odgrywają tu ważną rolę, ale pno również, że i same aksony tracą po pewnym czasie dotychczasową