Biologia Celular En Neurociencia

Biología celular en neurociencias

Mecanismos de la migración de células en el sistema nervioso

Jonathan A. Cooper

Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson, en Seattle, WA 98109

Muchas neuronas se asemejan a otras células en los embriones en desarrollo en la migración de largas distancias antes de que se diferencian. Sin embargo, a pesar de la máquina de base común, las neuronas se diferencian de otras células migratorias. Lo más espectacular es la migración de las neuronas tienen una larga y dinámico proceso de líder, y se puede extender un axón de la parte trasera mientras migran. Las neuronas deben coordinar la extensión y ramificación de sus procesos principales, el movimiento celular con la especificación del axón y la extensión, el cambio entre la actina y microtúbulos motores, y el apego y el reciclaje de diversas proteínas de adhesión. Se necesita una nueva investigación para entender completamente cómo se coordina la migración de estas células morfológicamente complejas en el espacio y el tiempo.

Los sistemas nerviosos son los órganos a través de los que los animales perciben , interpretan y responden al mundo que les rodea . Se componen de células especializadas , eléctricamente activos conectados en redes . Esencialmente , todos los sistemas nerviosos se desarrollan en cuatro etapas principales: la proliferación de los progenitores en un epitelio , la especificación de las neuronas y glía , el crecimiento y la orientación de los axones y dendritas , y el desarrollo y el perfeccionamiento de las sinapsis eléctricas y químicas . Sin embargo , algunos sistemas nerviosos más complejos , incluidos los de los vertebrados , tienen otra etapa en la que las neuronas recién especificadas migran antes de que se diferencian y forman sinapsis . Algunas migraciones cubren largas distancias , de hasta miles de células diámetro - y siguen rutas complejas y cambian de dirección en monumentos a lo largo del camino ( una clave para las principales rutas migratorias , la terminología y abreviaturas se proporciona en el Cuadro 1 y fig. 1 ) . Debido a que migran , las neuronas de diferentes zonas proliferativas , y linajes correspondientemente distintas y programas genéticos , son capaces de posicionar cerca uno del otro y se comunican , aumentando potencialmente la eficiencia . Además , diferentes tipos de neuronas llegan a un lugar en particular en diferentes momentos durante el desarrollo , por lo que los circuitos se establecen en un orden específico . Por estas razones , en general se piensa que las migraciones neurona facilitan la formación de circuito y mejorar la función del sistema nervioso , aunque esta hipótesis no ha sido probado críticamente por los estudios de mutaciones apropiadas . Esta breve revisión presenta una visión general de los mecanismos de migración de neuronas para el biólogo celular. Por razones de brevedad , el corto alcance y señales extracelulares de largo alcance que no se discuten las neuronas guía , muchas de las mismas señales que las neuronas guía también guían a los conos de crecimiento axonal y se han revisado en profundidad recientemente ( Kolodkin y Tessier -Lavigne , 2011 ; vitriolo y Zheng , 2012 ) .

También se tienen en cuenta las migraciones celulares colectivos y las migraciones en el sistema nervioso periférico. En su lugar, se discute la maquinaria celular utilizado por las neuronas que migran en el sistema nervioso central en desarrollo. Nos centramos en los aspectos que son peculiares o exagerada en las neuronas en comparación con otras células: el proceso que lleva mucho tiempo, la relación entre el centrosoma y el núcleo, el uso de motores de microtúbulos y actomiosina para mover el núcleo, y la variedad de proteínas de adhesión y los puntos de fijación para la tracción. No todas las neuronas son iguales, sin embargo, y exhiben casi tanta variación en su migración como hongos mucilaginosos, queratinocitos, fibroblastos y otras células comúnmente utilizadas como sistemas modelo. Además de describir estas diferencias, en lo posible que proporcionamos hipótesis unificar algo especulativas para sacar temas comunes

El proceso principal

La migración de las neuronas tienen generalmente un proceso que lleva tiempo, inclinado por dinámicas filopodios y lamellipodia, que se asemeja a un cono de crecimiento en una dendrita o axón. En algunas neuronas, el proceso principal es ramificado y dinámica, con diferentes ramas en crecimiento y colapsar a medida que avanza la migración, mientras que en otros hay un proceso de líder único y estable que avanza continuamente en la punta. Diversos mecanismos regulan la estabilización y la orientación del proceso de liderazgo.

Múltiples procesos , ramificados que llevan como sensores de orientación.

Principales procesos altamente ramificados , dinámicos son características de varios tipos de neuronas que migran tangencialmente , incluyendo interneuronas corticales ( CIN ) , neuronas pontine , y neuroblastos en la corriente migratoria rostral ( Bellion et al , 2005 ; . Schaar y McConnell , 2005 , Ward et al, 2005 ; . Martini et al, 2009 ; . Watanabe y Murakami, 2009 ) . La ramificación puede facilitar la búsqueda de rutas mediante la medición de las concentraciones de sustancias quimiotácticas o repelentes través de un área amplia ( Valiente y Marín , 2010 ) . Considerando que un solo cono de crecimiento sólo puede comparar las concentraciones de atrayente o repelente través de su anchura ( JQ Zheng et al . , 1996 ) , una célula puede ser capaz de comparar las concentraciones atrayentes y repelentes ampliamente en diferentes lugares utilizando múltiples conos de crecimiento (Fig. 2 A, i ) . En efecto , el proceso principal no se enciende cuando la fuente de los cambios atrayentes (Ward et al, 2005 ; . . Martini et al, 2009 ) . Más bien , las ramas se estabilizan selectivamente basándose en la proximidad a la fuente de atrayente : la rama cuyo cono de crecimiento está más cerca el atrayente se estabiliza , mientras que otros se retraen (Fig. 2 A, i ) . Una dilatación en frente del núcleo , que contiene el centrosoma y aparato de Golgi , transloca al punto de ramificación y luego en el proceso dominante , con el núcleo después de detrás (Fig. 2 A, II-III ) . La competencia entre las diferentes ramas también dirige las neuronas pontine desde tangencial a caminos radiales ( Watanabe y Murakami, 2009 ) . Por lo tanto , la estabilización selectiva de los diferentes conos de crecimiento determina la dirección para mover el centrosoma y el núcleo . Los autores especulan que el aumento de la estabilidad del cono de crecimiento puede llevar a la tensión más citoesqueleto en ese proceso y más " tirón " en el centrosoma , el gobierno del centrosoma en el proceso dominante.

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