Kategórie
Psychologický slovník

Vývoj neurónov

Vývoj nervovej sústavy zahŕňa procesy, ktoré vytvárajú, formujú a pretvárajú nervovú sústavu od najranejších štádií embryogenézy až po posledné roky života. Cieľom štúdia nervového vývoja je opísať bunkový základ vývoja mozgu a zaoberať sa základnými mechanizmami. Táto oblasť čerpá z neurovedy aj vývojovej biológie, aby poskytla pohľad na bunkové a molekulárne mechanizmy, pomocou ktorých sa vyvíjajú zložité nervové systémy. Defekty v nervovom vývoji môžu viesť ku kognitívnemu, motorickému a intelektuálnemu postihnutiu, ako aj k neurologickým poruchám, ako je autizmus, Rettov syndróm a mentálna retardácia.

Prehľad vývoja mozgu

Mozog vzniká počas embryonálneho vývoja z neurálnej trubice, čo je raná embryonálna štruktúra. Najprednejšia časť neurálnej trubice sa nazýva telencefalón, ktorý sa rýchlo rozširuje v dôsledku proliferácie buniek a nakoniec z neho vzniká mozog. Postupne sa niektoré bunky prestanú deliť a diferencujú sa na neuróny a gliové bunky, ktoré sú hlavnými bunkovými zložkami mozgu. Novovzniknuté neuróny migrujú do rôznych častí vyvíjajúceho sa mozgu a samoorganizujú sa do rôznych mozgových štruktúr. Keď neuróny dosiahnu svoje regionálne pozície, predlžujú axóny a dendrity, ktoré im umožňujú komunikovať s inými neurónmi prostredníctvom synapsií. Synaptická komunikácia medzi neurónmi vedie k vytvoreniu funkčných nervových obvodov, ktoré sprostredkúvajú senzorické a motorické procesy a sú základom správania.

Vysoko schematická schéma vývoja ľudského mozgu.

Aspekty nervového vývoja

Niektoré medzníky nervového vývoja zahŕňajú zrod a diferenciáciu neurónov z prekurzorov kmeňových buniek, migráciu nezrelých neurónov z miesta ich zrodu v embryu do ich konečnej polohy, vyrastanie axónov a dendritov z neurónov, vedenie pohyblivého rastového kužeľa embryom smerom k postsynaptickým partnerom, vytváranie synapsií medzi týmito axónmi a ich postsynaptickými partnermi a napokon celoživotné zmeny v synapsiách, ktoré sú považované za základ učenia a pamäti.

Vývojová neuroveda využíva rôzne živočíšne modely vrátane myší Mus musculus , ovocných mušiek Drosophila melanogaster , zebričiek Danio rerio , hlaváčov Xenopus laevis a červov Caenorhabditis elegans a ďalších.

Počas skorého embryonálneho vývoja sa ektoderma špecifikuje tak, aby dala vzniknúť epiderme (koži) a neurálnej platničke. Premena nediferencovaného ektodermu na neuroektoderm si vyžaduje signály z mezodermu. Na začiatku gastrulácie sa predpokladané mezodermálne bunky presúvajú cez dorzálny blastopór a vytvárajú vrstvu medzi endodermom a ektodermom. Tieto mezodermálne bunky, ktoré migrujú pozdĺž dorzálnej stredovej línie, dávajú vzniknúť štruktúre nazývanej notochord. Ektodermálne bunky prekrývajúce notochord sa vyvíjajú do neurálnej platničky ako odpoveď na difúzny signál produkovaný notochordom. Zo zvyšku ektodermy vzniká epiderma (koža). Schopnosť mezodermy premeniť nadložný ektoderm na nervové tkanivo sa nazýva neurálna indukcia.

Neurálna platnička sa v treťom týždni gravidity prehýba smerom von a vytvára neurálnu ryhu. Od budúcej oblasti krku sa neurálne záhyby tejto ryhy uzatvárajú a vytvárajú neurálnu trubicu. Tvorba neurálnej trubice z ektodermy sa nazýva neurulácia. Predná (predná) časť neurálnej trubice sa nazýva bazálna platnička; zadná (zadná) časť sa nazýva alárna platnička. Dutý vnútrajšok sa nazýva neurálny kanál. Koncom štvrtého týždňa tehotenstva sa otvorené konce neurálnej trubice (neuropóry) uzavrú.

Identifikácia nervových induktorov

Transplantovaný blastoporálny pysk môže premeniť ektoderm na nervové tkanivo a hovorí sa, že má indukčný účinok. Neurálne induktory sú molekuly, ktoré môžu indukovať expresiu neurálnych génov v explantátoch ektodermy bez toho, aby indukovali aj mezodermálne gény. Neurálna indukcia sa často študuje na embryách Xenopus, pretože majú jednoduchý telesný vzor a existujú dobré markery na rozlíšenie neurálneho a neurálneho tkaniva. Príkladom neurálnych induktorov sú molekuly Noggin a Chordin.

Keď sa embryonálne ektodermálne bunky kultivujú pri nízkej hustote v neprítomnosti mezodermálnych buniek, podliehajú neurálnej diferenciácii (exprimujú neurálne gény), čo naznačuje, že neurálna diferenciácia je predvoleným osudom ektodermálnych buniek. V explantátových kultúrach (ktoré umožňujú priame interakcie medzi bunkami) sa tie isté bunky diferencujú na epidermu. Je to spôsobené pôsobením BMP4 (proteínu rodiny TGF-β), ktorý indukuje diferenciáciu ektodermálnych kultúr na epidermis. Počas neurálnej indukcie sú Noggin a Chordin produkované dorzálnym mezodermom (notochordom) a difundujú do nadväzujúceho ektodermu, aby inhibovali aktivitu BMP4. Táto inhibícia BMP4 spôsobuje diferenciáciu buniek na neurálne bunky.

Koncom štvrtého týždňa sa horná časť neurálnej trubice ohýba na úrovni budúceho stredného mozgu – mezencefala. Nad mezencefalom je prosencefalon (budúci predný mozog) a pod ním je rombencefalon (budúci zadný mozog).

Optický mechúrik (ktorý sa nakoniec stane zrakovým nervom, sietnicou a dúhovkou) sa vytvára na bazálnej platničke prosencefala. Alárna platňa prosencefala sa rozširuje a vytvára mozgové hemisféry (telencefalon), zatiaľ čo jeho bazálna platňa sa stáva diencefalonom. Nakoniec sa optický mechúrik zväčší a vytvorí optický výrastok.

Vzorkovanie nervového systému

U chordátov tvorí dorzálny ektoderm celé nervové tkanivo a nervovú sústavu. K modelovaniu dochádza v dôsledku špecifických podmienok prostredia – rôznych koncentrácií signálnych molekúl

Ventrálnu polovicu neurálnej platničky ovláda notochord, ktorý funguje ako „organizátor“. Dorzálnu polovicu ovláda ektodermová platnička, ktorá lemuje neurálnu platničku z oboch strán.

Ektoderm sa štandardnou cestou stáva nervovým tkanivom. Dôkazom toho sú jednotlivé kultivované bunky ektodermy, z ktorých sa vytvorí nervové tkanivo. Predpokladá sa, že je to spôsobené nedostatkom BMP, ktoré sú blokované organizátorom. Organizátor môže produkovať molekuly ako follistatín, noggin a chordin, ktoré inhibujú BMP.

Ventrálna neurálna trubica je modelovaná Shh z notochordu, ktorý funguje ako indukčné tkanivo. Induktor Shh spôsobuje diferenciáciu podlahovej dosky. Shh-nulové tkanivo nedokáže vytvoriť všetky typy buniek ventrálnej trubice, čo naznačuje, že Shh je potrebný na jej indukciu. Predpokladaný mechanizmus naznačuje, že Shh viaže patch, čím zmierňuje inhibíciu patch hladkého konca, čo vedie k aktivácii transkripčných faktorov gli.

V tomto kontexte Shh pôsobí ako morfogén – indukuje diferenciáciu buniek v závislosti od svojej koncentrácie. Pri nízkych koncentráciách vytvára ventrálne interneuróny, pri vyšších koncentráciách indukuje vývoj motorických neurónov a pri najvyšších koncentráciách indukuje diferenciáciu dnových platničiek. Zlyhanie diferenciácie modulovanej Shh spôsobuje haloprosencefáliu.

Dorzálna neurálna trubica sa formuje pomocou BMP z epidermálneho ektodermu, ktorý obklopuje neurálnu platničku. Tie indukujú senzorické interneuróny aktiváciou Sr/Thr kináz a zmenou hladín transkripčných faktorov SMAD.

Dorzoventrálna indukcia ventrálneho tkaniva exprimuje charakteristické predné tkanivo. Diferenciáciu zadných tkanív riadia aj iné signály vrátane FGF a kyseliny retinovej.

Napríklad zadný mozog je modelovaný Hox génmi, ktoré sa exprimujú v prekrývajúcich sa oblastiach pozdĺž prednej a zadnej osi. 5′ gény v tomto zoskupení a exprimujú sa najviac vzadu. Hoxb-1 je exprimovaný v rhombomere 4 a dáva vznik tvárovému nervu. Bez expresie tohto Hoxb-1 vzniká nerv, ktorý je podobný trojklannému nervu.

Kortikogenéza: mladšie neuróny migrujú za staršími pomocou radiálnych glií ako lešenia. Cajalove-Retziove bunky (červené) uvoľňujú reelín (oranžový).

Migrácia neurónov je spôsob, akým sa neuróny presúvajú z miesta svojho vzniku alebo zrodu na konečné miesto v mozgu. Existuje niekoľko spôsobov, ako to môžu robiť, napr. radiálnou migráciou alebo tangenciálnou migráciou. (pozri časozberné sekvencie radiálnej migrácie (známej aj ako gliové vedenie) a somálnej translokácie).

Tangenciálna migrácia interneurónov z gangliovej eminencie.

Radiálna migrácia
Neuronálne prekurzorové bunky sa množia vo ventrikulárnej zóne vyvíjajúceho sa neokortexu. Prvé postmitotické bunky, ktoré migrujú, tvoria preplát, ktorý je určený na to, aby sa stal Cajal-Retziovými bunkami a subplátovými neurónmi. Tieto bunky tak robia somálnou translokáciou. Neuróny migrujúce týmto spôsobom lokomócie sú bipolárne a pripájajú sa predným okrajom procesu k pia. Soma sa potom transportuje na povrch pionu nukleokinézou, čo je proces, pri ktorom sa mikrotubulárna „klietka“ okolo jadra predlžuje a kontrahuje v spojení s centrozómom, aby viedla jadro na konečné miesto určenia. Radiálna glia, ktorej vlákna slúžia ako lešenie pre migrujúce bunky, sa môže sama deliť alebo premiestniť na kortikálnu platničku a diferencovať sa buď na astrocyty, alebo na neuróny. K somálnej translokácii môže dôjsť kedykoľvek počas vývoja.

Následné vlny neurónov rozdeľujú preplatňu migráciou pozdĺž radiálnych gliových vlákien a vytvárajú kortikálnu platňu. Každá vlna migrujúcich buniek sa pohybuje okolo svojich predchodcov a vytvára vrstvy smerom dovnútra, čo znamená, že najmladšie neuróny sú najbližšie k povrchu. Odhaduje sa, že migrácia vedená gliou predstavuje 90 % migrujúcich neurónov u ľudí a približne 75 % u hlodavcov.

Tangenciálna migrácia
Väčšina interneurónov migruje tangenciálne prostredníctvom viacerých spôsobov migrácie, aby sa dostali na príslušné miesto v kôre. Príkladom tangenciálnej migrácie je pohyb interneurónov z gangliovej eminencie do mozgovej kôry. Jedným z príkladov prebiehajúcej tangenciálnej migrácie v zrelom organizme, pozorovanej u niektorých zvierat, je rostrálny migračný prúd spájajúci subventrikulárnu zónu a čuchový bulbus.

Iné spôsoby migrácie
Existuje aj spôsob migrácie neurónov nazývaný multipolárna migrácia. Tá sa prejavuje v multipolárnych bunkách, ktoré sú hojne zastúpené v kortikálnej intermediálnej zóne. Nepodobajú sa na bunky migrujúce lokomóciou alebo somálnou translokáciou. Namiesto toho tieto multipolárne bunky exprimujú neuronálne markery a vysúvajú početné tenké výbežky rôznymi smermi nezávisle od radiálnych gliových vlákien.

Nervový rastový faktor (NGF): Rita Levi Montalcini a Stanley Cohen purifikovali prvý trofický faktor, nervový rastový faktor (NGF), za čo dostali Nobelovu cenu. Existujú tri trofické faktory súvisiace s NGF: BDNF, NT3 a NT4, ktoré regulujú prežívanie rôznych populácií neurónov. Proteíny Trk fungujú ako receptory pre NGF a príbuzné faktory. Trk je receptorová tyrozínkináza. Dimerizácia a fosforylácia Trk vedie k aktivácii rôznych vnútrobunkových signálnych dráh vrátane dráh MAP kinázy, Akt a PKC.

CNTF: Ciliárny neurotrofický faktor je ďalší proteín, ktorý pôsobí ako faktor prežitia motorických neurónov. CNTF pôsobí prostredníctvom receptorového komplexu, ktorý zahŕňa CNTFRα, GP130 a LIFRβ. Aktivácia receptora vedie k fosforylácii a náboru kinázy JAK, ktorá následne fosforyluje LIFRβ. LIFRβ pôsobí ako dokovacie miesto pre transkripčné faktory STAT. Kináza JAK fosforyluje proteíny STAT, ktoré sa oddeľujú od receptora a premiestňujú sa do jadra, aby regulovali expresiu génov.

GDNF: Gliálny neurotrofický faktor je členom rodiny proteínov TGFb a je silným trofickým faktorom pre striatálne neuróny. Funkčný receptor je heterodimér, ktorý sa skladá z receptorov typu 1 a typu 2. Aktivácia receptora typu 1 vedie k fosforylácii proteínov Smad, ktoré sa premiestňujú do jadra a aktivujú expresiu génov.

Neuromuskulárne spojenie
Veľká časť našich poznatkov o tvorbe synapsií pochádza zo štúdií na neuromuskulárnom spojení. Vysielačom v tejto synapsii je acetylcholín. Acetylcholínový receptor (AchR) je prítomný na povrchu svalových buniek pred vytvorením synapsy. Príchod nervu vyvolá zoskupenie receptorov v synapsii. McMahan a Sanes ukázali, že synaptogénny signál sa sústreďuje na bazálnej lamine. Ukázali tiež, že synaptogénny signál je produkovaný nervom, a tento faktor identifikovali ako agrín. Agrin vyvoláva zoskupenie AchRs na povrchu svalu a u myší s knockoutom agrinu je narušená tvorba synapsií. Agrin prenáša signál cez receptor MuSK na rapsyn. Fischbach a jeho kolegovia ukázali, že receptorové podjednotky sa selektívne prepisujú z jadier vedľa miesta synaptického výskytu. Je to sprostredkované neuregulínmi.

V zrelej synapsii je každé svalové vlákno inervované jedným motorickým neurónom. Počas vývoja sú však mnohé vlákna inervované viacerými axónmi. Lichtman a jeho kolegovia skúmali proces eliminácie synapsií. Ide o udalosť závislú od aktivity. Čiastočné zablokovanie receptora vedie k stiahnutiu príslušných presynaptických terminálov.

synapsie CNS
Agrín zrejme nie je centrálnym mediátorom tvorby synapsií CNS a o identifikáciu signálov, ktoré sprostredkúvajú synaptogenézu CNS, je aktívny záujem. Na neurónoch v kultúre sa vytvárajú synapsie, ktoré sú podobné tým, ktoré sa tvoria in vivo, čo naznačuje, že synaptogénne signály môžu správne fungovať in vitro. Štúdie synaptogenézy CNS sa zameriavajú najmä na glutamátergické synapsie. Zobrazovacie experimenty ukazujú, že dendrity sú počas vývoja veľmi dynamické a často iniciujú kontakt s axónmi. Nasleduje nábor postsynaptických proteínov do miesta kontaktu. Stephen Smith a jeho kolegovia ukázali, že kontakt iniciovaný dendritickými filopódiami sa môže vyvinúť do synapsií.

Indukcia tvorby synáps gliovými faktormi: Barres a jeho kolegovia zistili, že faktory v gliových podmienených médiách indukujú tvorbu synapsií v kultúrach gangliových buniek sietnice. Tvorba synapsií v CNS súvisí s diferenciáciou astrocytov, čo naznačuje, že astrocyty môžu poskytovať synaptogénny faktor. Identita astrocytárnych faktorov zatiaľ nie je známa.

Neuroligíny a SynCAM ako synaptogénne signály: Sudhof, Serafini, Scheiffele a ich kolegovia preukázali, že neuroligíny a SynCAM môžu pôsobiť ako faktory, ktoré indukujú presynaptickú diferenciáciu. Neuroligíny sú koncentrované v postsynaptickom mieste a pôsobia prostredníctvom neurexínov koncentrovaných v presynaptických axónoch. SynCAM je adhezívna bunková molekula, ktorá je prítomná v pre- aj postsynaptických membránach.

O každú nervovosvalovú križovatku súperí niekoľko motorneurónov, ale len jeden prežije do dospelosti. Ukázalo sa, že konkurencia in vitro zahŕňa obmedzenú neurotrofickú látku, ktorá sa uvoľňuje, alebo že nervová aktivita dáva výhodu silným postsynaptickým spojeniam tým, že dáva odolnosť toxínu, ktorý sa tiež uvoľňuje pri nervovej stimulácii. In vivo sa predpokladá, že svalové vlákna si vyberajú najsilnejší neurón prostredníctvom spätného signálu.

Vývoj neurónov/neurulácia – Neurula – Neurálne záhyby – Neurálna ryha – Neurálna trubica – Neurálny hrebeň – Neuroméra (Rhomboméra) – Notochord – Neurálna platnička

Vývoj oka – Zrakové mechúriky – Zraková stopka – Zrakový pohárik – Sluchový mechúrik – Sluchová jamka

Kategórie
Psychologický slovník

Ischémia

V medicíne je ischémia (grécky ισχαιμία, isch- je obmedzenie, hema alebo haemablood) kardiovaskulárna porucha, pri ktorej dochádza k obmedzeniu prívodu krvi, zvyčajne v dôsledku faktorov v cievach, s následným poškodením alebo dysfunkciou tkaniva. Môže sa tiež písať ischémia alebo ischæmia.

Skôr ako pri hypoxii, všeobecnejšom termíne označujúcom nedostatok kyslíka (zvyčajne v dôsledku nedostatku kyslíka vo vdychovanom vzduchu), je ischémia absolútny alebo relatívny nedostatok krvného zásobenia orgánu, t. j. nedostatok kyslíka, glukózy a iných krvných palív. Relatívny nedostatok znamená nesúlad medzi prívodom krvi (dodávka kyslíka/palív) a požiadavkou krvi na primeraný metabolizmus tkaniva. Ischémia má za následok poškodenie tkaniva z dôvodu nedostatku kyslíka a živín. V konečnom dôsledku to môže spôsobiť vážne poškodenie z dôvodu možnosti hromadenia metabolických odpadov.

Ischémiu možno tiež opísať ako nedostatočný prietok krvi do určitej časti tela, ktorý je spôsobený zúžením alebo zablokovaním ciev, ktoré ju zásobujú. Ischémia srdcového svalu spôsobuje angínu pektoris.

Keďže kyslík je viazaný najmä na hemoglobín v červených krvinkách, nedostatočné prekrvenie spôsobuje hypoxiu tkaniva, alebo ak kyslík nie je dodávaný vôbec, anoxiu. To môže spôsobiť onkózu (t. j. odumretie buniek lýzou). Vo veľmi aeróbnych tkanivách, ako je srdce a mozog, trvá pri telesnej teplote nekróza spôsobená ischémiou zvyčajne približne 3 – 4 hodiny, kým sa stane nezvratnou. Táto skutočnosť a zvyčajne aj určitý kolaterálny obeh do ischemickej oblasti vysvetľujú účinnosť liekov „na zrážanie krvi“, ako je napríklad altepláza, ktoré sa podávajú pri mŕtvici a infarkte v tomto časovom období. Úplné zastavenie okysličovania týchto orgánov na viac ako 20 minút však zvyčajne vedie k nezvratnému poškodeniu.

Ischémia je charakteristická pre ochorenia srdca, prechodné ischemické ataky, cerebrovaskulárne príhody, prasknuté arteriovenózne malformácie a okluzívne ochorenia periférnych tepien.
Srdce, obličky a mozog patria medzi orgány, ktoré sú najcitlivejšie na nedostatočné zásobovanie krvou. Ischémia v mozgovom tkanive, napríklad v dôsledku mozgovej príhody alebo poranenia hlavy, spôsobuje spustenie procesu nazývaného ischemická kaskáda, pri ktorom proteolytické enzýmy, reaktívne formy kyslíka a iné škodlivé chemické látky poškodzujú a v konečnom dôsledku môžu spôsobiť zánik mozgového tkaniva.

Obnovenie prietoku krvi po období ischémie môže byť v skutočnosti škodlivejšie ako samotná ischémia. Opätovné zavedenie kyslíka spôsobuje väčšiu produkciu škodlivých voľných radikálov, čo vedie k reperfúznemu poškodeniu. Pri reperfúznom poškodení sa môže výrazne urýchliť nekróza. Zistilo sa, že nízke dávky sírovodíka (H2S) chránia pred regionálnym ischemicko-reperfúznym poškodením myokardu.

Mechanizmus ischémie závisí od typu. Jedným z dôležitých typov je srdcová ischémia, ďalším je ischémia čriev.

Ischémia srdca môže spôsobiť bolesť na hrudníku, známu ako angína pektoris

Počiatočné hodnotenie pacientov s bolesťami na hrudníku zahŕňa 12-vodičový elektrokardiogram (EKG) a kardiálne markery, ako sú troponíny. Tieto testy sú vysoko špecifické, ale veľmi necitlivé a často vyžadujú ďalšie vyšetrenia na stanovenie presnej diagnózy. Magnetokardiografické zobrazovanie (MCG) využíva supravodivé kvantové interferenčné zariadenia (SQUID) na detekciu slabých magnetických polí generovaných elektrickými poliami srdca. Existuje priama korelácia medzi abnormálnou depolarizáciou alebo repolarizáciou srdca a abnormalitou v mape magnetického poľa. V júli 2004 Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) schválil CardioMag Imaging MCG ako bezpečné zariadenie na neinvazívnu detekciu ischémie.

Ischémia v hrubom čreve spôsobená zápalom vedie k ischemickej kolitíde. Na druhej strane ischémia v tenkom čreve spôsobená zápalom má za následok mezenterickú ischémiu.

Znížený prietok krvi do vrstiev kože môže mať za následok škvrnitosť alebo nerovnomerné, nerovnomerné zafarbenie kože.

Choroba – Nekróza – Infekcia – Ischémia – Zápal – Hojenie rán – Neoplázia

Chirurgická patológia – Cytopatológia – Pitva – Molekulárna patológia – Súdna patológia – Zubná patológia Hrubé vyšetrenie – Histopatológia – Imunohistochémia – Elektrónová mikroskopia – Imunofluorescencia – Fluorescenčná in situ hybridizácia

Klinická chémia – Hematopatológia – Transfúzna medicína – Lekárska mikrobiológia – Diagnostická imunológia Enzýmový test – Hmotnostná spektrometria – Chromatografia – Prietoková cytometria – Krvná banka – Mikrobiologické kultúry – Sérológia

Kategórie
Psychologický slovník

Vírusové ochorenie Epstein Barr

Vírus Epsteina-Barrovej (EBV), nazývaný aj ľudský herpesvírus 4 (HHV-4), je vírus z čeľade herpes vírusov (kam patrí aj vírus Herpes simplex) a je jedným z najčastejších vírusov u ľudí. Väčšina ľudí sa nakazí EBV, ktorý je často bezpríznakový, ale bežne spôsobuje infekčnú mononukleózu (známu aj ako žľazová horúčka).

Vírus Epsteina-Barrovej sa vyskytuje na celom svete a väčšina ľudí sa ním niekedy počas života nakazí. V Spojených štátoch bolo infikovaných až 95 % dospelých vo veku 35 až 40 rokov. Dojčatá sa stávajú náchylnými na EBV hneď, ako zmizne ochrana protilátok matky (prítomná pri narodení). Mnohé deti sa nakazia EBV a tieto infekcie zvyčajne nespôsobujú žiadne príznaky alebo sú nerozoznateľné od iných miernych, krátkych ochorení v detstve. V Spojených štátoch a v iných rozvinutých krajinách sa mnoho osôb v detskom veku neinfikuje vírusom EBV. Ak sa infekcia EBV vyskytne v období dospievania alebo mladej dospelosti, spôsobuje infekčnú mononukleózu v 35 % až 50 % prípadov.

Vírus Epsteina-Barrovej a jeho sesterský vírus KSHV možno v laboratóriu udržiavať a manipulovať s nimi v nepretržitej latencii. Hoci sa predpokladá, že mnohé vírusy majú túto vlastnosť počas infekcie svojho prirodzeného hostiteľa, nemajú ľahko ovládateľný systém na štúdium tejto časti životného cyklu vírusu. Ďalej Walter Henle a Gertrude Henleová spolu s Haraldom zur Hausenom, ktorý neskôr objavil papilomavírusy spôsobujúce rakovinu krčka maternice, zistili, že EBV môže po infekcii priamo imortalizovať B-bunky, čím napodobňuje niektoré formy neoplázie súvisiacej s EBV.

Po infikovaní B-lymfocytu sa lineárny genóm vírusu cirkuluje a vírus následne pretrváva v bunke ako epizóm.

Vírus môže vykonávať mnoho rôznych programov génovej expresie, ktoré možno všeobecne rozdeliť na lytický cyklus alebo latentný cyklus.

Výsledkom lytického cyklu alebo produktívnej infekcie je postupná expresia viacerých vírusových proteínov s konečným cieľom vytvoriť infekčné virióny. Formálne táto fáza infekcie nevedie nevyhnutne k lýze hostiteľskej bunky, pretože virióny EBV sa vytvárajú pučaním z infikovanej bunky.

Programy latentného cyklu (lyzogénne) sú tie, ktoré nevedú k produkcii viriónov. Počas infekcie latentného cyklu sa produkuje veľmi obmedzený, odlišný súbor vírusových proteínov. Patria medzi ne jadrový antigén Epsteina-Barrovej (EBNA)-1, EBNA-2, EBNA-3A, EBNA-3B, EBNA-3C, vedúci proteín EBNA (EBNA-LP) a latentné membránové proteíny (LMP)-1, LMP-2A a LMP-2B a kódované RNA Epsteina-Barrovej (EBER). Okrem toho EBV kóduje najmenej dvadsať mikroRNA, ktoré sú exprimované v latentne infikovaných bunkách.

Na základe štúdií expresie génov EBV v kultivovaných bunkových líniách Burkittovho lymfómu existujú najmenej tri programy:

Predpokladá sa tiež, že existuje program, v ktorom je vypnutá expresia všetkých vírusových proteínov.

Keď EBV infikuje B-lymfocyty in vitro, nakoniec vzniknú lymfoblastoidné bunkové línie, ktoré sú schopné neobmedzeného rastu. Rastová transformácia týchto bunkových línií je dôsledkom expresie vírusových proteínov.

EBNA-2, EBNA-3C a LMP-1 sú pre transformáciu nevyhnutné, zatiaľ čo EBNA-LP a EBER nie. Proteín EBNA-1 je nevyhnutný na udržiavanie genómu vírusu.

Predpokladá sa, že po prirodzenej infekcii EBV vírus spustí niektoré alebo všetky svoje repertoárové programy génovej expresie, aby vytvoril trvalú infekciu. Vzhľadom na počiatočnú absenciu hostiteľskej imunity produkuje lytický cyklus veľké množstvá vírusu na infikovanie ďalších (pravdepodobne) B-lymfocytov v rámci hostiteľa.

Latentné programy preprogramujú a zvrátia infikované B-lymfocyty, aby sa rozmnožili a priviedli infikované bunky na miesta, na ktorých vírus pravdepodobne pretrváva. Nakoniec, keď sa vyvinie imunita hostiteľa, vírus pretrváva vypnutím väčšiny (alebo možno všetkých) svojich génov a len občas sa reaktivuje, aby produkoval čerstvé virióny. Nakoniec sa dosiahne rovnováha medzi príležitostnou reaktiváciou vírusu a imunitným dohľadom hostiteľa, ktorý odstraňuje bunky aktivujúce expresiu vírusových génov.

Miestom perzistencie EBV môže byť kostná dreň. U pacientov s EBV-pozitívnym vírusom, ktorým bola vlastná kostná dreň nahradená kostnou dreňou od EBV-negatívneho darcu, sa po transplantácii zistí, že sú EBV-negatívni.

Všetky jadrové proteíny EBV sa vytvárajú alternatívnym zostrihom transkriptu, ktorý sa začína buď na promótoroch Cp alebo Wp na ľavom konci genómu (v konvenčnej nomenklatúre). Gény sú v rámci genómu zoradené EBNA-LP/EBNA-2/EBNA-3A/EBNA-3B/EBNA-3C/EBNA-1.

Iniciačný kodón kódujúcej oblasti EBNA-LP je vytvorený alternatívnym zostrihom transkriptu jadrového proteínu. Pri absencii tohto iniciačného kodónu sa bude exprimovať EBNA-2/EBNA-3A/EBNA-3B/EBNA-3C/EBNA-1 v závislosti od toho, ktorý z týchto génov je alternatívne zostrihaný do transkriptu.

Proteín EBNA-1 sa viaže na replikačný pôvod (oriP) vo vírusovom genóme a sprostredkúva replikáciu a rozdelenie epizómu počas delenia hostiteľskej bunky. Je to jediný vírusový proteín exprimovaný počas latencie skupiny I. EBNA-1 má glycín-alanínové opakovanie, ktoré narúša spracovanie antigénu a prezentáciu antigénu obmedzenú na MHC triedy I, čím inhibuje cytotoxickú odpoveď T-buniek obmedzenú na CD8 proti bunkám infikovaným vírusom.

EBNA-1 bol pôvodne identifikovaný ako cieľový antigén sér pacientov s reumatoidnou artritídou (rheumatoid arthritis-associated nuclear antigen; RANA).

EBNA-2 je hlavným vírusovým transaktivátorom, ktorý prepína transkripciu z promótorov Wp, ktoré sa používali na začiatku po infekcii, na promótor Cp. Spolu s EBNA-3C aktivuje aj promótor LMP-1. Je známe, že viaže hostiteľský proteín RBP-Jκ, ktorý je kľúčovým hráčom v dráhe Notch. EBNA-2 je nevyhnutná pre rastovú transformáciu sprostredkovanú EBV.

Tieto gény tiež viažu hostiteľský proteín RBP-Jκ.

EBNA-3C môže verbovať ubikvitín-ligázu a ukázalo sa, že sa zameriava na regulátory bunkového cyklu, ako je pRb

LMP-1 je šesťrozmerný transmembránový proteín, ktorý je tiež nevyhnutný pre rastovú transformáciu sprostredkovanú EBV. LMP-1 sprostredkúva signalizáciu prostredníctvom dráhy tumor nekrotizujúceho faktora alfa/CD40.

LMP-2A/LMP-2B sú transmembránové proteíny, ktoré pôsobia na blokovanie signalizácie tyrozínkináz. predpokladá sa, že pôsobia na inhibíciu aktivácie vírusového lytického cyklu. Nie je známe, či je LMP-2B potrebný na rastovú transformáciu sprostredkovanú EBV, zatiaľ čo rôzne skupiny uvádzajú, že LMP-2A alternatívne je alebo nie je potrebný na transformáciu.

EBER-1/EBER-2 sú malé jadrové RNA s neznámou úlohou. Nie sú potrebné pre rastovú transformáciu sprostredkovanú EBV.

MikroRNA EBV sú kódované dvoma transkriptmi, jedným v géne BART a druhým v blízkosti klastra BHRF1. Tri miRNA BHRF1 sa exprimujú počas latencie typu III, zatiaľ čo veľký klaster miRNA BART (až 20 miRNA) sa exprimuje počas latencie typu II. Funkcie týchto miRNA nie sú v súčasnosti známe.

Povrchový glykoproteín H (gH) vírusu Epsteina-Barrovej je nevyhnutný na prenikanie do B-buniek, ale zohráva úlohu aj pri prichytávaní vírusu na epitelové bunky.

V laboratórnych štúdiách a štúdiách na zvieratách v roku 2000 sa ukázalo, že antagonizmus inhibície rastu sprostredkovanej RA aj podpora proliferácie LCL sa účinne zvrátili antagonistom glukokortikoidného receptora (GR) RU486.

Epstein-Barrovej choroba môže spôsobiť infekčnú mononukleózu, známu aj ako „žľazová horúčka“, „Mono“ a „Pfeifferova choroba“. Infekčná mononukleóza vzniká, keď je človek prvýkrát vystavený vírusu počas dospievania alebo po ňom. Hoci sa kedysi považovala za „chorobu bozkávania“, nedávny výskum ukázal, že k prenosu mononukleózy nedochádza len výmenou slín, ale aj kontaktom s vírusom prenášaným vzduchom [Ako odkazovať a odkazovať na zhrnutie alebo text] Vyskytuje sa prevažne v rozvojovom svete a väčšina detí v rozvojovom svete sa nakazí už vo veku približne 18 mesiacov. Testy na protilátky proti EBV sú takmer všade pozitívne. V Spojených štátoch bola infikovaná približne polovica päťročných detí a až 95 % dospelých vo veku 35 až 40 rokov.

Malignity súvisiace s EBV

Najsilnejšie dôkazy o prepojení EBV a vzniku rakoviny sa nachádzajú pri Burkittovom lymfóme a karcinóme nosohltanu. Okrem toho sa predpokladá, že je spúšťačom podskupiny pacientov s chronickým únavovým syndrómom, ako aj sklerózy multiplex a iných autoimunitných ochorení.

Burkittov lymfóm je typ Non-Hodgkinovho lymfómu, ktorý sa najčastejšie vyskytuje v rovníkovej Afrike a vyskytuje sa súčasne s maláriou. Infekcia maláriou spôsobuje znížený imunitný dohľad nad B bunkami imortalizovanými EBV, čo vedie k nadmernému počtu B buniek a zvýšenej pravdepodobnosti nekontrolovanej mutácie. Opakované mutácie môžu viesť k strate kontroly bunkového cyklu a spôsobiť nadmernú proliferáciu pozorovanú ako Burkittov lymfóm. Burkittov lymfóm bežne postihuje čeľustné kosti a vytvára obrovskú nádorovú masu. Rýchlo reaguje na liečbu chemoterapiou, konkrétne cyklofosfamidom, ale recidíva je častá.

Iné B-bunkové lymfómy vznikajú u pacientov so zníženou imunitou, ako sú pacienti s AIDS alebo pacienti po transplantácii orgánov so súvisiacou imunosupresiou (posttransplantačná lymfoproliferatívna porucha (PTLPD)). U pacientov s malígnym ochorením sa s vírusom spájajú aj nádory hladkého svalstva.

Karcinóm nosohltanu je rakovina horných dýchacích ciest, najčastejšie nosohltanu, ktorá súvisí s vírusom EBV. Vyskytuje sa prevažne v južnej Číne a Afrike, a to v dôsledku genetických faktorov aj faktorov životného prostredia. Je oveľa častejší u ľudí čínskeho pôvodu (genetický pôvod), ale súvisí aj s čínskou stravou, ktorá obsahuje veľké množstvo údených rýb, ktoré obsahujú nitrozamíny, známe karcinogény (environmentálny pôvod).

Príznaky infekčnej mononukleózy sú horúčka, bolesť hrdla a opuch lymfatických žliaz. Niekedy sa môže objaviť opuch sleziny alebo postihnutie pečene. Problémy so srdcom alebo postihnutie centrálneho nervového systému sa vyskytujú len zriedkavo a infekčná mononukleóza takmer nikdy nie je smrteľná. Nie sú známe žiadne súvislosti medzi aktívnou infekciou EBV a problémami počas tehotenstva, ako sú potraty alebo vrodené chyby. Hoci príznaky infekčnej mononukleózy zvyčajne ustúpia do 1 alebo 2 mesiacov, EBV zostáva spiaci alebo latentný v niekoľkých bunkách v hrdle a krvi po zvyšok života človeka. Pravidelne sa môže vírus reaktivovať a bežne sa nachádza v slinách infikovaných osôb. Reaktivovaný a postlatentný vírus môže u (aj séropozitívnych) tehotných žien prejsť cez placentárnu bariéru prostredníctvom makrofágov, a preto môže infikovať plod. Môže dôjsť aj k opätovnej infekcii predchádzajúcich séropozitívnych osôb. Naproti tomu reaktivácia u dospelých sa zvyčajne vyskytuje bez príznakov ochorenia.

EBV tiež vytvára celoživotnú spiacu infekciu v niektorých bunkách imunitného systému tela. Neskorým javom u veľmi malého počtu nositeľov tohto vírusu je vznik Burkittovho lymfómu a karcinómu nosohltanu, dvoch zriedkavých druhov rakoviny. Zdá sa, že EBV zohráva pri týchto malignitách dôležitú úlohu, ale pravdepodobne nie je jedinou príčinou ochorenia.

Väčšina osôb vystavených kontaktu s osobami s infekčnou mononukleózou bola predtým infikovaná EBV a nie je ohrozená infekčnou mononukleózou. Okrem toho si prenos EBV vyžaduje intímny kontakt so slinami (nachádzajúcimi sa v ústach) infikovanej osoby. K prenosu tohto vírusu vzduchom alebo krvou zvyčajne nedochádza. Inkubačná doba alebo čas od nákazy po objavenie sa príznakov sa pohybuje od 4 do 6 týždňov. Osoby s infekčnou mononukleózou môžu šíriť infekciu na iné osoby po dobu niekoľkých týždňov. Neodporúčajú sa však žiadne osobitné preventívne opatrenia ani izolačné postupy, pretože vírus sa často nachádza aj v slinách zdravých ľudí. Mnohí zdraví ľudia môžu v skutočnosti nosiť a šíriť vírus s prestávkami po celý život. Títo ľudia sú zvyčajne primárnym rezervoárom pre prenos vírusu z človeka na človeka. Z tohto dôvodu je takmer nemožné zabrániť prenosu vírusu.

Klinická diagnóza infekčnej mononukleózy sa stanovuje na základe príznakov horúčky, bolesti hrdla, opuchu lymfatických žliaz a veku pacienta. Na potvrdenie sú zvyčajne potrebné laboratórne testy. Sérologické výsledky u osôb s infekčnou mononukleózou zahŕňajú zvýšený počet bielych krviniek, zvýšené percento určitých atypických bielych krviniek a pozitívnu reakciu na „mono spot“ test.

Na infekčnú mononukleózu neexistuje žiadna špecifická liečba okrem liečby príznakov. Nie sú k dispozícii žiadne antivirotiká ani vakcíny. Niektorí lekári predpisujú 5-dňovú liečbu steroidmi na kontrolu opuchu hrdla a mandlí. Uvádza sa tiež, že používanie steroidov znižuje celkovú dĺžku a závažnosť ochorenia, ale tieto správy neboli publikované.

Je dôležité poznamenať, že príznaky infekčnej mononukleózy spôsobenej infekciou EBV zriedkavo trvajú dlhšie ako 4 mesiace. Ak takéto ochorenie trvá dlhšie ako 6 mesiacov, často sa nazýva chronická infekcia EBV. U týchto pacientov sa však zriedkavo nájdu platné laboratórne dôkazy o pretrvávajúcej aktívnej infekcii EBV. Ochorenie by sa malo ďalej vyšetriť, aby sa určilo, či spĺňa kritériá chronického únavového syndrómu alebo CFS. Tento proces zahŕňa vylúčenie iných príčin chronického ochorenia alebo únavy.

Koncom 80. a začiatkom 90. rokov 20. storočia sa EBV stal preferovaným vysvetlením chronického únavového syndrómu [Ako odkazovať a prepojiť na zhrnutie alebo text] Bolo zistené, že ľudia s chronickým vyčerpaním majú EBV, hoci sa tiež zistilo, že EBV je prítomný takmer u každého. V štvorročnej štúdii Centra pre kontrolu a prevenciu chorôb sa zistilo, že vírus nedodržiava Kochove postuláty, a preto neexistuje jednoznačná súvislosť medzi CFS a EBV, ale vedci ju stále skúmajú.

EBV je pomenovaný podľa Michaela Epsteina a Yvonne Barrovej, ktorí spolu s Bertom Achongom objavili vírus v roku 1964 v bunkách kultivovaných zo vzoriek nádorov, ktoré im z nemocnice Mulago v Kampale v Ugande poslal Denis Burkitt. Burkitt a Epstein sa stretli tri roky predtým v Londýne počas Burkittovho vystúpenia o jeho zisteniach týkajúcich sa rakoviny u detí v tropickej Afrike. Burkitt v tejto prednáške vyslovil predpoklad, že v prípade tzv. afrického lymfómu môže ísť o infekčnú zložku. Po prezentácii sa obaja muži stretli a Burkitt súhlasil, že Epsteinovi pošle zmrazené vzorky na analýzu.

Kategórie
Psychologický slovník

Nervové dráhy

Nervová dráha je nervová dráha tvorená nervovými vláknami spájajúcimi jednu časť nervového systému s druhou, zvyčajne pozostávajúca zo zväzkov predĺžených neurónov s myelínovou inzultáciou, známych pod spoločným názvom biela hmota. Nervové dráhy slúžia na prepojenie relatívne vzdialených oblastí mozgu alebo nervového systému v porovnaní s lokálnou komunikáciou šedej hmoty.

Prvé pomenované dráhy boli zjavné aj v zle zachovanom hrubom mozgu a pomenovali ich veľkí renesanční anatómovia, ktorí použili mŕtvolný materiál. Príkladom sú veľké komisúry mozgu, ako napríklad corpus callosum (latinsky „obrovské telo“), predná komisúra alebo zadná komisúra. Medzi ďalšie príklady (v žiadnom prípade nejde o úplný zoznam) patrí pyramídový trakt, crus cerebri (latinsky „noha mozgu“) a mozočkové stopky (latinsky „malá noha mozočku“). Všimnite si, že tieto názvy opisujú vzhľad štruktúry, ale neposkytujú žiadne poznatky o jej funkcii, o tom, kde sa nachádza alebo kam smeruje.

Neskôr, keď sa neuroanatomické poznatky stali sofistikovanejšími, nastúpil trend pomenovávať veci podľa ich pôvodu a ukončenia. Napríklad nigrostriatálna dráha, ktorá je degenerovaná pri Parkinsonovej chorobe, vedie zo substantia nigra (latinsky „čierna látka“) do corpus striatum (latinsky „pruhované telo“). Toto pomenovanie sa môže rozšíriť tak, že zahŕňa ľubovoľný počet štruktúr dráhy, napríklad cerebelorubrothalamokortikálna dráha vychádza z mozočku, synapsuje v červenom jadre (latinsky „ruber“), ďalej do talamu a napokon končí v mozgovej kôre.

Niekedy tieto dve pomenovania existujú súčasne. Napríklad názov „pyramídový trakt“ bol vo väčšine textov väčšinou nahradený názvom laterálny kortikospinálny trakt. Všimnite si, že „starý“ názov bol predovšetkým opisný, evokujúci pyramídy zo staroveku, z výskytu tejto nervovej dráhy v predĺženej mieche. „Nový“ názov vychádza predovšetkým z jej pôvodu (v primárnej motorickej kôre, Brodmannovej oblasti 4) a ukončenia (na alfa motorických neurónoch miechy).

Vo všeobecnosti neuróny prijímajú informácie buď na svojich dendritoch, alebo v telách buniek. Axón nervovej bunky je vo všeobecnosti zodpovedný za prenos informácií na pomerne veľkú vzdialenosť. Preto je väčšina nervových dráh tvorená axónmi. Ak majú axóny myelínové obaly, potom sa dráha javí ako jasne biela, pretože myelín je predovšetkým lipid. Ak väčšina alebo všetky axóny nemajú myelínové obaly (t. j. sú nemyelinizované), potom sa dráha javí ako tmavšia béžová farba, ktorá sa vo všeobecnosti nazýva sivá (americká angličtina alebo šedá v britskej angličtine).

Niektoré neuróny sú zodpovedné za prenos informácií na veľké vzdialenosti. Napríklad motorické neuróny, ktoré putujú z miechy do svalov, môžu mať u ľudí axóny dlhé až meter; najdlhší axón v ľudskom tele má u vysokých jedincov dĺžku takmer dva metre a vedie z veľkého prsta na nohe do predĺženej miechy mozgového kmeňa. Toto sú archetypálne príklady nervových dráh.

Pojem nervový trakt môže označovať jednu z viacerých nervových dráh:

čelový lalok: precentrálny gyrus (primárna motorická kôra, 4), precentrálny sulcus, horný čelový gyrus (6, 8), stredný čelový gyrus (46), dolný čelový gyrus (Brocova oblasť, 44-pars opercularis, 45-pars triangularis), prefrontálna kôra (orbitofrontálna kôra, 9, 10, 11, 12, 47)

temenný lalok: postcentrálna ryha, postcentrálny gyrus (1, 2, 3, 43), horný temenný lalok (5), dolný temenný lalok (39-angulárny gyrus, 40), precuneus (7), intraparietálna ryha

okcipitálny lalok: primárna zraková kôra (17), cuneus, lingválny gyrus, 18, 19 (18 a 19 pokrývajú celý lalok)

spánkový lalok: priečny spánkový gyrus (41-42-primárna sluchová kôra), horný spánkový gyrus (38, 22-Wernickeho oblasť), stredný spánkový gyrus (21), dolný spánkový gyrus (20), fusiformný gyrus (36, 37)

limbický lalok/fornikátový gyrus: cingulárna kôra/cingulárny gyrus, predný cingulárny gyrus (24, 32, 33), zadný cingulárny gyrus (23, 31), istmus (26, 29, 30), parahipokampálny gyrus (piriformná kôra, 25, 27, 35), entorhinálna kôra (28, 34)

podkorová/insulárna kôra: rhinencephalon, čuchový bulbus, corpus callosum, bočné komory, septum pellucidum, ependyma, vnútorná kapsula, corona radiata, vonkajšia kapsula

hipokampálna formácia: dentátový gyrus, hipokampus, subikulum

bazálne gangliá: striatum (caudate nucleus, putamen), lentiformné jadro (putamen, globus pallidus), claustrum, extrémna kapsula, amygdala, nucleus accumbens

Niektoré kategorizácie sú približné a niektoré Brodmannove oblasti sa rozprestierajú v gyroch.

1°: Paciniánske teliesko/Meissnerovo teliesko → Graciálny fascikulus/Cuneátny fascikulus → Graciálne jadro/Cuneátne jadro

2°: → senzitívna dekuzácia/arkutické vlákna (zadné vonkajšie arkutické vlákna, vnútorné arkutické vlákna) → mediálny lemniscus/trigeminálny lemniscus → talamus (VPL, VPM)

3°: → zadná časť vnútorného puzdra → postcentrálny gyrus

1° (voľné nervové zakončenie → delta vlákno) → 2° (predná biela komisúra → laterálny a predný spinotalamický trakt → spinálny lemniscus → VPL talamu) → 3° (postcentrálny gyrus) → 4° (zadná parietálna kôra)

2° (spinotektálny trakt → horný kolikulus stredného mozgu)

1° (nervové vlákna skupiny C → spinoretikulárny trakt → retikulárna formácia) → 2° (MD talamu) → 3° (cingulárna kôra)

ohyb: Primárna motorická kôra → zadné končatiny vnútorného puzdra → dekuzácia pyramíd → kortikospinálny trakt (laterálny, predný) → neuromuskulárne spojenie

ohyb: Primárna motorická kôra → genu vnútornej kapsuly → kortikobulbárny trakt → motorické jadro tváre → tvárové svaly

ohyb: Červené jadro → Rubrospinálny trakt

rozšírenie: Vestibulocerebellum → Vestibulárne jadrá → Vestibulospinálny trakt

rozšírenie: Vestibulocerebellum → retikulárna formácia → retikulospinálny trakt

Stredný mozog → tektospinálny trakt → svaly krku

priame: 1° (motorická kôra → striatum) → 2° (GPi) → 3° (šošovkový fascikulus/Ansa lentikulis → talamický fascikulus → VL talamu) → 4° (talamokortikálne žiarenie → doplnková motorická oblasť) → 5° (motorická kôra)

nepriame: 1° (motorická kôra → striatum) → 2° (GPe) → 3° (subtalamický fascikulus → subtalamické jadro) → 4° (subtalamický fascikulus → GPi) → 5° (šošovkový fascikulus/Ansa lentikularis → talamický fascikulus → VL talamu) → 6° (talamokortikálne žiarenie → doplnková motorická oblasť) → 7° (motorická kôra)

nigrostriatálna dráha: Pars compacta → Striatum

Vestibulárne jadro → Vestibulocerebelárny trakt → ICP → Mozoček → Granulová bunka

Pontínové jadrá → Pontocerebelárne vlákna → MCP → Hlboké mozočkové jadrá → Granulové bunky

Dolné olivové jadro → Olivocerebelárny trakt → ICP → Hemisféra → Purkyňova bunka → Hlboké mozočkové jadrá

Dentátové jadro v laterálnej hemisfére/pontocerebellum → SCP → dentatotalamický trakt → talamus (VL) → motorická kôra

Interponované jadro v intermediálnej hemisfére/spinocerebellu → SCP → retikulárna formácia alebo → cerebelotalamický trakt → červené jadro → talamus (VL) → motorická kôra

Fastigiálne jadro vo Floculonodulárnom laloku/vestibulocerebellum → Vestibulocerebelárny trakt → Vestibulárne jadro

dolná končatina → 1° (svalové vretienka → DRG) → 2° (zadné hrudné jadro → dorzálny/zadný spinocerebelárny trakt → ICP → mozoček)

horná končatina → 1° (svalové vretienka → DRG) → 2° (akcesórne klinové jadro → Cuneocerebelárny trakt → ICP → predný lalok mozočka)

dolná končatina → 1° (Golgiho šľachový orgán) → 2° (ventrálny/anteriórny spinocerebelárny trakt → SCP → mozočkový vermis)

horná končatina → 1° (Golgiho šľachový orgán) → 2° (Rostrálny spinocerebelárny trakt → ICP → mozoček)

anat (n/s/m/p/4/e/b/d/c/a/f/l/g)/phys/devp

noco (m/d/e/h/v/s)/cong/tumr, sysi/epon, injr

percent, iné (N1A/2AB/C/3/4/7A/B/C/D)

anat(h/r/t/c/b/l/s/a)/phys(r)/devp/prot/nttr/nttm/ntrp

noco/auto/cong/tumr, sysi/epon, injr

Kategórie
Psychologický slovník

Putamen

Putamen je okrúhla štruktúra nachádzajúca sa na báze predného mozgu (telencefala). Putamen a kaudátové jadro spolu tvoria dorzálne striatum. Je tiež jednou zo štruktúr bazálnych ganglií. Prostredníctvom rôznych dráh je prepojené najmä so substantia nigra a globus pallidus. Hlavnou funkciou putamen je regulácia pohybov a ovplyvňovanie rôznych typov učenia. Na plnenie svojich funkcií využíva dopamínové mechanizmy. Putamen zohráva úlohu aj pri degeneratívnych neurologických poruchách, ako je Parkinsonova choroba.

Slovo „putamen“ pochádza z latinčiny a označuje to, čo odpadáva pri prerezávaní, od „puto“, prerezávať. Vyslovuje sa pyu-ta´men.

V minulosti sa uskutočnilo len veľmi málo štúdií, ktoré sa zameriavali konkrétne na putamen. Bolo však vykonaných mnoho štúdií o bazálnych gangliách a o tom, ako na seba navzájom pôsobia mozgové štruktúry, ktoré ich tvoria. V 70. rokoch minulého storočia sa uskutočnili prvé záznamy jednotlivých jednotiek na opiciach, ktoré sledovali aktivitu pallidálnych neurónov súvisiacu s pohybom.

Putamen je štruktúra v prednom mozgu a spolu s kaudátovým jadrom tvorí dorzálne striatum. Kaudát a putamen obsahujú rovnaké typy neurónov a okruhov – mnohí neuroanatómovia považujú dorzálne striatum za jednu štruktúru, rozdelenú na dve časti veľkým vláknovým traktom, vnútornou kapsulou, ktorá prechádza stredom. Spolu s globus pallidus tvorí šošovkovité jadro. Putamen je tiež najvzdialenejšou časťou bazálnych ganglií. Ide o skupinu jadier v mozgu, ktoré sú prepojené s mozgovou kôrou, talamom a mozgovým kmeňom. Medzi ďalšie časti bazálnych ganglií patrí dorzálne striatum, substantia nigra, nucleus accumbens a subtalamické jadro. Bazálne gangliá u cicavcov súvisia s motorickou kontrolou, poznávaním, emóciami a učením. Bazálne gangliá sa nachádzajú na ľavej a pravej strane mozgu a majú rostrálne a kaudálne delenie. Putmen sa nachádza v rostrálnom delení ako súčasť striata. Bazálne gangliá dostávajú vstupy z mozgovej kôry prostredníctvom striata.

Kaudát spolupracuje s putamen a prijíma vstupné informácie z mozgovej kôry. Možno ich považovať za „vstup“ do bazálnych ganglií. Nucleus accumbens a mediálny kaudát prijímajú vstupy z frontálnej kôry a limbických oblastí. Putamen a caudate sú spoločne prepojené so substantia nigra, ale väčšina ich výstupu smeruje do globus pallidus.

Substantia nigra obsahuje dve časti: substantia nigra pars compacta (SNpc) a substantia nigra pars reticulata (SNpr). SNpc získava vstupné informácie z putamen a kaudátu a posiela ich späť. SNpr tiež získava vstupné informácie z putamen a caudate. Vstupné údaje však posiela mimo bazálnych ganglií na riadenie pohybov hlavy a očí. SNpc produkuje dopamín, ktorý je kľúčový pre pohyby. SNpc je časť, ktorá degeneruje počas Parkinsonovej choroby1.

Globus pallidus obsahuje dve časti: globus pallidus externa (GPe) a globus pallidus interna (GPi). Obe oblasti získavajú vstupné informácie z putamenu a kaudátu a komunikujú so subtalamickým jadrom. Väčšinou však GPi vysiela inhibičný výstup z bazálnych ganglií do talamu. GPi vysiela aj niekoľko projekcií do častí stredného mozgu, o ktorých sa predpokladá, že ovplyvňujú kontrolu postoja1.

Aby putamen mohol riadiť pohyby, musí spolupracovať s ostatnými štruktúrami, ktoré spolu s ním tvoria bazálne gangliá. Medzi ne patrí kaudátové jadro a globus pallidus. Tieto dve štruktúry a putamen na seba vzájomne pôsobia prostredníctvom série priamych a nepriamych inhibičných dráh. Priama dráha pozostáva z dvoch inhibičných dráh, ktoré vedú z putamen do substantia nigra a vnútorného globus pallidus. Táto dráha využíva neurotransmitery dopamín, GABA a substanciu P. Nepriama dráha pozostáva z troch inhibičných dráh, ktoré idú z putamen a caudate nucleus do vonkajšej oblasti globus pallidus. Táto dráha využíva dopamín, GABA a enkefalín. Keď dôjde k vzájomnému ovplyvňovaniu a prepletaniu týchto dvoch typov dráh, dochádza k mimovoľným pohybom.

Jedným z hlavných neurotransmiterov, ktoré putamen reguluje, je dopamín. Keď bunkové telo vystrelí akčný potenciál, z presynaptických terminálov putamenu a kaudátového jadra sa uvoľní dopamín. Keďže projekcie z putamen a kaudátového jadra modulujú dendrity substantia nigra, dopamín ovplyvňuje substantia nigra, čo má vplyv na motorické plánovanie. Rovnaký mechanizmus sa podieľa na vzniku závislosti. S cieľom kontrolovať množstvo dopamínu v synaptickej medzere a množstvo dopamínu viažuceho sa na postsynaptické terminály dopaminergné terminály vychytávajú prebytočný dopamín.

Putamen zohráva úlohu aj pri regulácii iných neurotransmiterov. Uvoľňuje GABA, enkefalín, substanciu P, acetylcholín a prijíma serotonín a glutamát. Väčšina týchto neurotransmiterov zohráva úlohu pri kontrole motoriky2.

Hoci putamen má mnoho funkcií, dospelo sa k záveru, že nemá žiadnu špecifickú špecializáciu. Keďže je však putamen prepojený s mnohými ďalšími štruktúrami, funguje v spojení s nimi pri riadení mnohých typov motorických zručností. Patrí medzi ne kontrola motorického učenia, motorického výkonu a úloh3 , motorickej prípravy4 , špecifikácia amplitúd pohybu5 a pohybových sekvencií6. Niektorí neurológovia predpokladajú, že putamen zohráva úlohu aj pri výbere pohybu (ako pri Tourettovom syndróme) a automatickom vykonávaní predtým naučených pohybov (ako pri Parkinsonovej chorobe)7.

V jednej štúdii sa zistilo, že putamen riadi pohyb končatín. Cieľom tejto štúdie bolo zistiť, či konkrétna aktivita buniek v putamene primátov súvisí so smerom pohybu končatín alebo so základným vzorom svalovej aktivity. Dve opice boli trénované na vykonávanie úloh, ktoré zahŕňali pohyb bremien. Úlohy boli vytvorené tak, aby bolo možné odlíšiť pohyb od svalovej aktivity. Neuróny v putamene boli vybrané na monitorovanie len vtedy, ak súviseli s úlohou aj s pohybmi ruky mimo úlohy. Ukázalo sa, že 50 % monitorovaných neurónov súviselo so smerom pohybu nezávisle od záťaže8.

Ďalšia štúdia bola zameraná na skúmanie rozsahu a rýchlosti pohybu pomocou PET mapovania regionálneho mozgového prietoku krvi u 13 ľudí. Pohybové úlohy sa vykonávali pomocou kurzora ovládaného joystickom. Vykonali sa štatistické testy na výpočet rozsahu pohybov a toho, s akými oblasťami mozgu korešpondujú. Zistilo sa, že „zvyšujúci sa rozsah pohybu bol spojený s paralelným zvýšením rCBF v bilaterálnych bazálnych gangliách (BG; putamen a globus pallidus) a ipsilaterálnom mozočku“. To dokazuje nielen to, že putamen ovplyvňuje pohyb, ale aj to, že sa integruje s inými štruktúrami s cieľom vykonávať úlohy9.

Jedna štúdia bola vykonaná s cieľom konkrétne preskúmať, ako bazálne gangliá ovplyvňujú učenie sekvenčných pohybov. Dve opice boli naučené stláčať sériu tlačidiel v sekvencii. Použité metódy boli navrhnuté tak, aby bolo možné sledovať dobre naučené úlohy a nové úlohy. Muscimol sa vstrekoval do rôznych častí bazálnych ganglií a zistilo sa, že „učenie nových sekvencií sa stalo nedostatočným po injekciách do predného kaudátu a putamenu, ale nie do stredného zadného putamenu“. To ukazuje, že pri vykonávaní rôznych aspektov učenia sa sekvenčných pohybov sa využívajú rôzne oblasti striata10.

V mnohých štúdiách sa ukázalo, že putamen zohráva úlohu v mnohých typoch učenia. Niektoré príklady sú uvedené nižšie:

Posilňovanie a implicitné učenie

Popri rôznych typoch pohybu putamen ovplyvňuje aj učenie posilňovaním a implicitné učenie11. Posilňovacie učenie je interakcia s prostredím a stravovacie činnosti s cieľom maximalizovať výsledok. Implicitné učenie je pasívny proces, pri ktorom sú ľudia vystavení informáciám a získavajú vedomosti prostredníctvom expozície. Hoci presné mechanizmy nie sú známe, je jasné, že kľúčovú úlohu tu zohráva dopamín a tonicky aktívne neuróny. Tonicky aktívne neuróny sú cholinergné interneuróny, ktoré horia počas celého trvania podnetu a horia rýchlosťou približne 0,5 – 3 impulzy za sekundu. Tonicky aktívne neuróny sú opakom a vystrelia akčný potenciál len vtedy, keď dôjde k pohybu12.

V experimente bolo použitých sedem účastníkov s léziou bazálnych ganglií a deväť kontrolných účastníkov. Je dôležité poznamenať, že kaudát nebol postihnutý. Účastníci boli testovaní na každý typ učenia počas samostatných sedení, aby sa informačné procesy navzájom nerušili. Počas každého sedenia účastníci sedeli pred počítačovou obrazovkou a zobrazovali sa rôzne riadky. Tieto riadky boli vytvorené pomocou techniky náhodného výberu, pri ktorej sa náhodné vzorky vyberali z jednej zo štyroch kategórií. Pri testovaní na základe pravidiel sa tieto vzorky použili na vytvorenie čiar rôznej dĺžky a orientácie, ktoré patrili do týchto štyroch samostatných kategórií. Po zobrazení podnetu boli pokusné osoby požiadané, aby stlačili 1 zo 4 tlačidiel a označili, do ktorej kategórie daná čiara patrí. Rovnaký postup sa zopakoval pri úlohách zameraných na integráciu informácií a použili sa rovnaké podnety, len hranice kategórií boli otočené o 45°. Toto otočenie spôsobilo, že subjekt musel integrovať kvantitatívne informácie o čiare predtým, ako určil, do ktorej kategórie patrí.

Zistilo sa, že subjekty v experimentálnej skupine boli oslabené pri vykonávaní úloh založených na pravidlách, ale nie na integrácii informácií. Po štatistickom testovaní sa tiež predpokladalo, že mozog začal používať informačno-integračné techniky na riešenie úloh založených na pravidlách. Keďže úlohy založené na pravidlách využívajú systém testovania hypotéz v mozgu, možno konštatovať, že systém testovania hypotéz v mozgu bol poškodený/oslabený. Je známe, že kaudát a pracovné pamäte sú súčasťou tohto systému. Preto sa potvrdilo, že putamen je zapojený do kategórie učenia, súťaže medzi systémami, spätného spracovania v úlohách založených na pravidlách a podieľa sa na spracovaní prefrontálnych oblastí (ktoré súvisia s pracovnou pamäťou a výkonnými funkciami). Teraz je známe, že nielen bazálne gangliá a kaudát ovplyvňujú učenie sa kategórií13.

Nedávne predbežné štúdie naznačujú, že putamen môže zohrávať úlohu v „okruhu nenávisti“ mozgu. Nedávnu štúdiu uskutočnila londýnska katedra bunkovej a vývojovej biológie na University College London. Na pacientoch sa robila fMRI, pričom si pozerali obrázok ľudí, ktorých nenávideli, a ľudí, ktorí boli „neutrálni“. Počas experimentu sa pri všetkých obrázkoch zaznamenávalo skóre nenávisti. Aktivita v podkôrových oblastiach mozgu naznačuje, že okruh nenávisti zahŕňa putamen a insula. Predpokladá sa, že „putamen zohráva úlohu pri vnímaní pohŕdania a znechutenia a môže byť súčasťou motorického systému, ktorý je mobilizovaný na konanie.“ Títo vedci tiež zistili, že množstvo aktivity v okruhu nenávisti koreluje s množstvom nenávisti, ktorú človek deklaruje, čo by mohlo mať právne dôsledky týkajúce sa zlomyseľných trestných činov14.

Po objavení funkcie putamen sa neurológovia presvedčili, že putamen a bazálne gangliá zohrávajú dôležitú úlohu pri Parkinsonovej chorobe a iných ochoreniach, ktoré zahŕňajú degeneráciu neurónov15. Parkinsonova choroba je pomalá a trvalá strata dopaminergných neurónov v substantia nigra pars compacta. Pri Parkinsonovej chorobe hrá putamen kľúčovú úlohu, pretože jeho vstupy a výstupy sú prepojené so substantia nigra a globus pallidus. Pri Parkinsonovej chorobe sa znižuje aktivita v priamych dráhach do vnútorného globus pallidus a zvyšuje sa aktivita v nepriamych dráhach do vonkajšieho globus pallidus. Tieto činnosti spoločne spôsobujú nadmernú inhibíciu talamu. To je dôvod, prečo majú pacienti s Parkinsonovou chorobou tras a problémy s vykonávaním mimovoľných pohybov. Tiež sa zistilo, že pacienti s Parkinsonovou chorobou majú problémy s motorickým plánovaním. Musia myslieť na všetko, čo robia, a nedokážu vykonávať inštinktívne úlohy bez toho, aby sa sústredili na to, čo robia.

Iné choroby a poruchy

Putamen u iných živočíchov

Putamen u ľudí má podobnú štruktúru a funkciu ako u iných zvierat. Preto bolo vykonaných mnoho štúdií týkajúcich sa putamen na zvieratách (opice, potkany atď.), ako aj na ľuďoch.

1Alexander GE, Crutcher MD. Funkčná architektúra obvodov bazálnych ganglií: nervové substráty paralelného spracovania. Trends Neurosci. 1990 Jul;13(7):266-71. Recenzia.

2Crutcher, Michael D.Telefonický rozhovor. 19. novembra 2008.

3DeLong MR, Alexander GE, Georgopoulos AP, Crutcher MD, Mitchell SJ, Richardson RT. Úloha bazálnych ganglií pri pohyboch končatín. Hum Neurobiol. 1984;2(4):235-44.

4Alexander GE, Crutcher MD. Príprava na pohyb: nervové reprezentácie zamýšľaného smeru v troch motorických oblastiach opice. J Neurophysiol. 1990 Jul;64(1):133-50.

5Delong MR, Georgopoulos AP, Crutcher MD, Mitchell SJ, Richardson RT, Alexander GE. Funkčná organizácia bazálnych ganglií: prínos štúdií záznamu jednej bunky. Ciba Found Symp. 1984;107:64-82.

6Marchand, William R. a c d; Lee, James N. a c d; Thatcher, John W. b c; Hsu, Edward W. a c d; Rashkin, Esther c; Suchy, Yana c d; Chelune, Gordon c d; Starr, Jennifer a c; Barbera, Sharon Steadman c. Putamen coactivation during motor task execution. Neuroreport. 19(9):957-960, 11. júna 2008.

7Griffiths P. D.; Perry R. H.; Crossman A. R. Podrobná anatomická analýza neurotransmiterových receptorov v putamene a kaudáte pri Parkinsonovej a Alzheimerovej chorobe. Neuroscience Letters [0304-3940] GRIFFITHS yr:1994 vol:169 iss:1-2 pg:68

8Crutcher MD, DeLong MR. Štúdie jednotlivých buniek putamen primátov. II. Vzťahy k smeru pohybu a vzorcom svalovej aktivity. Exp Brain Res. 1984;53(2):244-58.

9Turner RS, Desmurget M, Grethe J, Crutcher MD, Grafton ST. Motorické podokruhy sprostredkujúce kontrolu rozsahu a rýchlosti pohybu. J Neurophysiol. 2003 Dec;90(6):3958-66. Epub 2003 Sep 3.

10Shigehiro Miyachi, Okihide Hikosaka, Kae Miyashita, Zoltán Kárádi, Miya Kato Rand. Diferenciálne úlohy opičieho striata pri učení sa sekvenčného pohybu ruky. Exp Brain Res (1997) 115:1-5.

11Mark G. Packard a ¬ Barbara J. Knowlton. Učenie a pamäťové funkcie bazálnych ganglií. Annual Review of Neuroscience. Roč. 25: 563-593, marec 2002.

12Hiroshi Yamada, Naoyuki Matsumoto a Minoru Kimura. Tonicky aktívne neuróny v Caudate Nucleus a Putamen primátov diferencovane kódujú motivačné výsledky konania. Journal of Neuroscience, 7. apríla 2004, 24(14):3500-3510.

13Ell SW, Marchant NL, Ivry RB. 2006. Fokálne lézie putamenu zhoršujú učenie v úlohách kategorizácie založených na pravidlách, ale nie na integrácii informácií. Neuropsychologia 44:1737-51

14Zeki S, Romaya JP. Neural Correlates of Hate. PLoS ONE 3(10): e3556. 29. októbra 2008.

15DeLong MR, Wichmann T. Obvody a poruchy obvodov bazálnych ganglií. Arch Neurol. 2007 Jan;64(1):20-4. Recenzia.

16de Jong LW, van der Hiele K, Veer IM, Houwing JJ, Westendorp RG, Bollen EL, de Bruin PW, Middelkoop HA, van Buchem MA, van der Grond J. Strongly reduced volumes of putamen and thalamus in Alzheimer’s disease: an MRI study (Silne znížené objemy putamen a talamu pri Alzheimerovej chorobe: štúdia MRI). Brain (20. novembra 2008), awn278.

striatum: Putamen – Caudate nucleus

lentiformné jadro: Putamen – Globus pallidus (GPe, GPi)

Nucleus accumbens – Čuchový tuberkulus – Ostrovy Calleja

Vnútorné puzdro (predná končatina – Genu – zadná končatina, optické žiarenie)

Corona radiata – Vonkajšie kapsule – Extrémne kapsule

Pallidotalamické dráhy: Subtalamický fascikulus (Ansa lentikulis, Lenticular fasciculus) – Subtalamický fascikulus

Predné čuchové jadro – Predná perforovaná substancia – Čuchový bulbus

Čuchový trakt (mediálny čuchový pruh, laterálny čuchový pruh) – čuchový trigon

Substantia innominata (Bazálne optické jadro Meynertovo) – Jadro diagonálneho pásu

Diagonálny pás Broca – Stria terminalis

Vlastný hipokampus: CA1 – CA2 -CA3 – CA4

Zubatý gyrus: Zubatý pás

Alveus – Fimbria – Perforačná dráha – Schafferova kolaterála

anat (n/s/m/p/4/e/b/d/c/a/f/l/g)/phys/devp

noco (m/d/e/h/v/s)/cong/tumr, sysi/epon, injr

percent, iné (N1A/2AB/C/3/4/7A/B/C/D)

Kategórie
Psychologický slovník

Bunky čuchového obalu

Neuroglie mozgu zobrazené Golgiho metódou.

Čuchové obalové gliové bunky (Olfactory ensheathing glia – OEG), známe aj ako čuchové obalové bunky (Olfactory ensheathing cells – OEC) alebo čuchové obalové gliové bunky, sú typom makroglií (radiálnych glií), ktoré sa nachádzajú v nervovom systéme. Sú známe aj ako čuchové Schwannove bunky, pretože majú vlastnosti napomáhať regenerácii axónov v čuchovom systéme. OEG sú schopné fagocytovať zvyšky axónov in vivo a in vitro fagocytujú baktérie. Predpokladá sa, že čuchové glie, ktoré exprimujú LYZ, zohrávajú dôležitú úlohu v imunoochrane v sliznici, kde sú neuróny priamo vystavené vonkajšiemu prostrediu. OEG boli úspešne testované pri experimentálnej axonálnej regenerácii u dospelých potkanov s traumatickým poškodením miechy a v súčasnosti sa vykonávajú klinické skúšky s cieľom získať viac informácií o poraneniach miechy a iných neurodegeneratívnych ochoreniach.

Embryonálny vývoj v centrálnom nervovom systéme

V periférnom nervovom systéme sú OEG rozptýlené v čuchovom epiteli a čuchovom nerve. V centrálnom nervovom systéme sa OEG nachádzajú vo vonkajších dvoch vrstvách čuchového bulbu. Počas vývoja primitívne čuchové neuróny predlžujú svoje axóny z čuchového plaku cez mezenchým smerom k telencefalickému vezikulu. Po dosiahnutí telencefalického mechúrika ho pokrýva malá vrstva buniek a axónov. Čuchové axóny zasahujú do bazálnej lamely glia limitans a čuchového bulbu a vytvárajú vrstvu čuchového nervu a glomerulov. Časť epitelových migrujúcich prekurzorov dáva vznik čuchovým obalovým gliám, ktoré obývajú čuchový nerv a glomerulovú vrstvu. OEG a astrocyty navzájom interagujú a vytvárajú nové glie limitans. OEG sa svojím vývojovým pôvodom líšia od ostatných glií, pretože sú prítomné v periférnom nervovom systéme, ako aj v centrálnom nervovom systéme. Tvoria sa aj na zväzkoch axónov čuchových senzorických neurónov spôsobom odlišným od myelinizácie.

OEG sú radiálne glie plniace rôzne funkcie. V čuchovom systéme fagocytujú zvyšky axónov a odumreté bunky. Pri kultivácii v Petriho miske (in vitro) fagocytujú baktérie. Viaceré štúdie ukázali, že OEG môžu pomôcť pri liečbe poranenia miechy (SCI) vďaka ich regeneračným vlastnostiam v periférnom nervovom systéme a ich prítomnosti v centrálnom nervovom systéme. OEG sú tiež známe tým, že podporujú a vedú čuchové axóny, prerastajú cez gliové jazvy a vylučujú mnohé neurotrofické faktory.

OEG exprimujú gliové markery, ako je gliový fibrilárny kyslý proteín, s100 a p75, a radiálne gliové markery, ako je nestín a vimentín, čo môže výskumníkom ďalej pomôcť pri pochopení charakteristík značenia týchto špecializovaných glií.

Regenerácia čuchového systému

Plán čuchových neurónov.

Čuchový systém cicavcov je výnimočný tým, že má schopnosť neustále regenerovať svoje neuróny počas dospelosti. Táto schopnosť súvisí s čuchovými obalovými gliami. Nové neuróny čuchových receptorov musia vysielať svoje axóny cez centrálny nervový systém do čuchového bulbu, aby boli funkčné. Rast a regeneráciu čuchových axónov možno pripísať OEG, pretože tvoria väzby, ktorými axóny rastú z periférneho nervového systému do centrálneho nervového systému. Neuróny čuchových receptorov majú priemernú životnosť 6 – 8 týždňov, a preto musia byť nahradené bunkami diferencovanými z kmeňových buniek, ktoré sú vo vrstve na báze blízkeho epitelu. Axonálny rast sa okrem prítomnosti OEG riadi aj zložením glií a cytoarchitektúrou čuchového bulbu.

Predpokladá sa, že OEG sú čiastočne zodpovedné za neurogenézu primárnych čuchových neurónov prostredníctvom procesov fascikulácie, triedenia buniek a axonálneho zacielenia.

Úloha pri poraneniach miechy

Traumatické poškodenie miechy spôsobuje trvalú stratu motorických a senzorických funkcií centrálneho nervového systému, ktorá sa podľa miesta poranenia označuje ako paraplégia alebo tetraplegia. V dôsledku poranenia môže dôjsť k ďalším škodlivým účinkom na dýchací systém a obličkový systém. Na rozdiel od periférneho nervového systému nie je centrálny nervový systém schopný regenerovať poškodené axóny, takže jeho synaptické spojenia sú navždy stratené. Súčasná liečba je obmedzená a základné potenciálne metódy sú buď kontroverzné, alebo neúčinné. V štúdiách z 90. rokov 20. storočia sa začal výskum čuchového systému cicavcov, najmä potkanov, s cieľom lepšie pochopiť regeneráciu axónov a neurogenézu a možné uplatnenie týchto buniek v mieste poranenia miechy. Transplantácia OEG do miechy sa stala možnou terapiou poškodenia miechy a iných nervových ochorení na zvieracích modeloch. Niekoľko nedávnych štúdií uvádza, že zabránenie inhibícii OEG predstaví v mieche rovnomernú populáciu buniek, čím sa vytvorí prostredie, v ktorom sa poškodené axóny môžu opraviť.

OEG sú podobné Schwannovým bunkám v tom, že po poranení poskytujú upreguláciu nízkoafinitného NGF receptora p75; na rozdiel od Schwannových buniek však produkujú nižšie hladiny neurotrofínov. Viaceré štúdie preukázali, že OEG sú schopné podporovať regeneráciu poškodených axónov, ale tieto výsledky sa často nedajú reprodukovať. Napriek tomu sa OEG dôkladne skúmali v súvislosti s poraneniami miechy, amyotrofickou laterálnou sklerózou a inými neurodegeneratívnymi ochoreniami. Výskumníci predpokladajú, že tieto bunky majú jedinečnú schopnosť remyelinizovať poškodené neuróny.

Peptidom modifikovaná guma gellan a OEG

Transplantácia kmeňových buniek bola označená za ďalšiu možnú terapiu na regeneráciu axónov v centrálnom nervovom systéme prostredníctvom dodania týchto buniek priamo do miesta poškodenia miechy. OEG aj neurálne kmeňové/progenitorové bunky (NSPC) boli úspešne transplantované do centrálneho nervového systému dospelých potkanov a ako metóda neurogenézy a axonálnej regenerácie mali buď pozitívne, alebo neutrálne výsledky; ani pri jednej z týchto metód sa však nepreukázali dlhodobé priaznivé účinky, keďže prežitie buniek je po transplantácii zvyčajne nižšie ako 1 %. Neschopnosť týchto buniek udržať sa po transplantácii je dôsledkom zápalu, neschopnosti dostatočnej matrice prosperovať a vytvoriť rovnomernú populáciu buniek alebo migračnej reakcie buniek potrebnej na úplnú obnovu miesta poškodenia. Ďalším aktuálnym problémom s prežitím buniek je využitie vhodných biomateriálov na ich doručenie na miesto poranenia.

V jednej štúdii sa skúmalo použitie peptidmi modifikovanej gélan-gumy ako biomateriálu s OEG a neurálnymi kmeňovými/progenitorovými bunkami s cieľom zabezpečiť prostredie, ktoré umožní týmto bunkám prežiť po transplantácii. Hydrogél z gélánovej gumy sa môže aplikovať minimálne invazívnym spôsobom a vďaka svojej chemickej štruktúre je schválený FDA ako potravinárska prísada. Guma gellan bola modifikovaná niekoľkými peptidovými sekvenciami odvodenými od fibronektínu, takže transplantované bunky majú vlastnosti blízke vlastnostiam natívneho tkaniva v extracelulárnej matrici. Napodobňovaním natívneho tkaniva je menej pravdepodobné, že telo dodané bunky odmietne, a biologické funkcie, ako je priľnavosť a rast buniek, sa zlepšia prostredníctvom interakcií medzi bunkami a bunkovou matricou. S cieľom určiť možnosť zlepšenia životaschopnosti buniek OEG a NPSC boli obe bunky spolu kultivované v priamom kontakte spolu s peptidom modifikovanou gélan-gumou.

Experiment preukázal, že adhézia, proliferácia a životaschopnosť NSPC sa výrazne zvyšuje, keď sa ako transplantačné zariadenie použije peptidom modifikovaná guma v porovnaní s kontrolnou gumenou. Okrem toho, spoločná kultivácia OEG a NSPC vykazuje väčšie prežívanie buniek v porovnaní s prežívaním buniek NSPC kultivovaných samostatne. Výsledky poskytujú dôkaz, že táto metóda transplantácie buniek je potenciálnou stratégiou na opravu poškodenia miechy v budúcnosti.

Vedľajšie účinky transplantácie buniek

Štúdia ukázala, že transplantácia buniek môže spôsobiť zvýšenie telesnej teploty subjektu so starším poranením miechy. V tomto experimente sa telesná teplota pacientov po transplantácii zvýšila na úroveň miernej horúčky a trvala približne 3 – 4 dni. Štúdia však poskytuje dôkazy o tom, že aj pri minulých poraneniach miechy možno v budúcnosti využiť neurologické funkčné zotavenie, ktoré môže poskytnúť transplantácia kmeňových buniek.

Je známe, že transplantácia kmeňových buniek spôsobuje aj toxicitu a chorobu štepu proti hostiteľovi (GVHD). Apoptotické bunky sa podávali súčasne s krvotvornými kmeňovými bunkami v experimentálnych modeloch transplantácie v očakávaní zlepšenia výsledkov. Výsledkom je, že táto kombinácia zabraňuje aloimunizácii, zvyšuje reguláciu regulačných T buniek (supresorových T buniek) a znižuje závažnosť GVHD.

OEG majú podobné vlastnosti ako astrocyty, ktoré sú náchylné na vírusovú infekciu.

Keďže transplantácia kmeňových buniek sa stáva čoraz rozšírenejším prostriedkom liečby traumatického poškodenia miechy, je potrebné riešiť a zefektívniť mnohé procesy medzi začiatkom a konečným výsledkom. Označením OEG možno tieto bunky sledovať pomocou zariadenia na zobrazovanie magnetickou rezonanciou (MRI), keď sú rozptýlené v centrálnom nervovom systéme Nedávna štúdia využila nový typ mikrónových častíc oxidu železa (MPIO) na označenie a sledovanie týchto transportných buniek pomocou MRI. Výsledkom experimentu bola viac ako 90 % účinnosť značenia OEC s časom inkubácie MPIO iba 6 hodín bez ovplyvnenia proliferácie, migrácie a životaschopnosti buniek. MPIO boli tiež úspešne transplantované do sklovcového telesa dospelých potkaních očí, čím sa poskytol prvý podrobný protokol na účinné a bezpečné značenie OEG MPIO na ich neinvazívne sledovanie pomocou MRI v reálnom čase na použitie v štúdiách opravy centrálneho nervového systému a axónovej regenerácie.

Boli identifikované odlišné subpopulácie OEG.

Kategórie
Psychologický slovník

Cuneus

Klin je časť ľudského mozgu v zátylkovom laloku.

Cuneus (Brodmannova oblasť 17) prijíma zrakové informácie z kontralaterálnej hornej sietnice, ktorá predstavuje dolné zorné pole. Je najznámejšia svojou účasťou na základnom vizuálnom spracovaní. Pyramídové bunky v cuneus (striatnej kôre) sa premietajú do extrastriatnej kôry (BA 18, 19). Spracovanie zrakových informácií na strednej úrovni, ktoré sa uskutočňuje v extrastriatálnych projekčných poliach cuneusu, je modulované extraretinálnymi vplyvmi, ako je pozornosť, pracovná pamäť a očakávanie odmeny.

Okrem jeho tradičnej úlohy ako miesta pre základné vizuálne spracovanie je objem šedej hmoty v cuneus spojený s lepšou inhibičnou kontrolou u pacientov s bipolárnou depresiou. Patologickí hráči majú vyššiu aktivitu v dorzálnom prúde vizuálneho spracovania vrátane cuneusu v porovnaní s kontrolami.

Poloha klinovej kosti (červená) ľavej mozgovej hemisféry.

čelový lalok: precentrálny gyrus (primárna motorická kôra, 4), precentrálny sulcus, horný čelový gyrus (6, 8), stredný čelový gyrus (46), dolný čelový gyrus (Brocova oblasť, 44-pars opercularis, 45-pars triangularis), prefrontálna kôra (orbitofrontálna kôra, 9, 10, 11, 12, 47)

temenný lalok: postcentrálna ryha, postcentrálny gyrus (1, 2, 3, 43), horný temenný lalok (5), dolný temenný lalok (39-angulárny gyrus, 40), precuneus (7), intraparietálna ryha

okcipitálny lalok: primárna zraková kôra (17), cuneus, lingválny gyrus, 18, 19 (18 a 19 pokrývajú celý lalok)

spánkový lalok: priečny spánkový gyrus (41-42-primárna sluchová kôra), horný spánkový gyrus (38, 22-Wernickeho oblasť), stredný spánkový gyrus (21), dolný spánkový gyrus (20), fusiformný gyrus (36, 37)

limbický lalok/fornikátový gyrus: cingulárna kôra/cingulárny gyrus, predný cingulárny gyrus (24, 32, 33), zadný cingulárny gyrus (23, 31), istmus (26, 29, 30), parahipokampálny gyrus (piriformná kôra, 25, 27, 35), entorhinálna kôra (28, 34)

subkortikálna/insulárna kôra: rhinencephalon, čuchový bulbus, corpus callosum, bočné komory, septum pellucidum, ependyma, vnútorná kapsula, corona radiata, vonkajšia kapsula

hipokampálna formácia: dentátový gyrus, hipokampus, subikulum

bazálne gangliá: striatum (caudate nucleus, putamen), lentiformné jadro (putamen, globus pallidus), claustrum, extrémna kapsula, amygdala, nucleus accumbens

Niektoré kategorizácie sú približné a niektoré Brodmannove oblasti sa rozprestierajú v gyroch.

1° (bipolárna bunka sietnice) → 2° (gangliová bunka) → 3° (zrakový nerv → zrakový nerv → zrakový nerv → zrakový trakt → LGN talamu) → 4° (zrakové žiarenie → Cuneus a lingválny gyrus zrakovej kôry → kvapky → gule)

PPRF → Abdukčné jadro → MLF → Okulomotorické jadro → Mediálny priamy sval

Rostrálne intersticiálne jadro → okulomotorické jadro, trochleárne jadro → svaly očnice

Semicirkulárny kanál → Vestibulokochleárny nerv → Vestibulárne jadrá → Abducensovo jadro → MLF (Vestibulo-okulomotorické vlákna) → Okulomotorické jadro → Mediálny priamy sval

1° (zadný hypotalamus → ciliospinálne centrum) → 2° (horné krčné gangliá) → 3° (sympatický koreň ciliárneho ganglia → nazociliárny nerv → dlhý ciliárny nerv → dilatačný sval dúhovky)

1° (sietnica → zrakový nerv → zrakový nerv → zrakový nerv → zrakový trakt → predsieňové jadro) → 2° (Edingerovo-Westfálovo jadro) → 3° (okohybný nerv → parasympatický koreň ciliárneho ganglia → ciliárne ganglium) → (4° krátke ciliárne nervy → zvierač dúhovky)

1° (sietnica → zrakový nerv → zrakové nervstvo → zrakový nerv → zrakový trakt → zraková kôra → Brodmannova oblasť 19 → predsieňová oblasť) → 2° (Edingerovo-Westfálovo jadro) → 3° (krátke ciliárne nervy → ciliárne gangliá → ciliárny sval)

Sietnica → Hypotalamus (suprachiasmatické jadro)

Tento článok obsahuje text z Encyclopædia Britannica, jedenáste vydanie, ktorý je teraz verejne dostupný.

Kategórie
Psychologický slovník

Syndróm necitlivosti na androgény

Ženy s AIS a súvisiacimi stavmi DSD

Syndróm necitlivosti na androgény (AIS) je stav, ktorý vedie k čiastočnej alebo úplnej neschopnosti bunky reagovať na androgény. Nereagovanie bunky na prítomnosť androgénnych hormónov môže narušiť alebo zabrániť maskulinizácii mužských genitálií u vyvíjajúceho sa plodu, ako aj rozvoju mužských sekundárnych pohlavných znakov v puberte, ale výrazne nenarušuje ženský pohlavný alebo sexuálny vývoj. Necitlivosť na androgény ako taká je klinicky významná len vtedy, keď sa vyskytuje u genetických mužov (t. j. jedincov s chromozómom Y, presnejšie s génom SRY). Klinické fenotypy u týchto jedincov sa pohybujú od normálneho mužského habitu s miernym spermatogénnym defektom alebo zníženým sekundárnym terminálnym ochlpením až po úplne ženský habitus napriek prítomnosti Y-chromozómu.

AIS sa delí do troch kategórií, ktoré sa rozlišujú podľa stupňa maskulinizácie genitálií: syndróm úplnej androgénnej necitlivosti (CAIS) sa indikuje vtedy, keď sú vonkajšie genitálie normálne ženské; syndróm miernej androgénnej necitlivosti (MAIS) sa indikuje vtedy, keď sú vonkajšie genitálie normálne mužské, a syndróm čiastočnej androgénnej necitlivosti (PAIS) sa indikuje vtedy, keď sú vonkajšie genitálie čiastočne, ale nie úplne maskulinizované.

Syndróm androgénnej necitlivosti je najväčšou jednotkou, ktorá vedie k 46,XY nedosiahnuteľným genitáliám.

AIS sa rozdeľuje do troch tried na základe fenotypu: syndróm úplnej necitlivosti na androgény (CAIS), syndróm čiastočnej necitlivosti na androgény (PAIS) a syndróm miernej necitlivosti na androgény (MAIS). Doplňujúci systém fenotypového triedenia, ktorý používa sedem tried namiesto tradičných troch, navrhla pediatrická endokrinologička Charmian A. Quigley a kol. v roku 1995. Prvých šesť tried stupnice, triedy 1 až 6, sa rozlišuje podľa stupňa maskulinizácie genitálií; trieda 1 sa uvádza, keď sú vonkajšie genitálie úplne maskulinizované, trieda 6 sa uvádza, keď sú vonkajšie genitálie úplne feminizované, a triedy 2 až 5 kvantifikujú štyri stupne klesajúcej maskulinizácie genitálií, ktoré ležia v medzistupni. Stupeň 7 je nerozlíšiteľný od stupňa 6 až do puberty a potom sa rozlišuje podľa prítomnosti sekundárneho terminálneho ochlpenia; stupeň 6 sa uvádza, keď je prítomné sekundárne terminálne ochlpenie, zatiaľ čo stupeň 7 sa uvádza, keď chýba. Quigleyho stupnica sa môže použiť v spojení s tradičnými tromi triedami AIS na poskytnutie dodatočných informácií týkajúcich sa stupňa maskulinizácie genitálií a je obzvlášť užitočná v prípade diagnózy PAIS.

Umiestnenie a štruktúra ľudského androgénneho receptora. Hore, gén AR sa nachádza na proximálnom dlhom ramienku chromozómu X. Uprostred, osem exónov je oddelených intronmi rôznej dĺžky. Dole: Ilustrácia proteínu AR s vyznačenými primárnymi funkčnými doménami (nezodpovedá skutočnej trojrozmernej štruktúre).

Ľudský androgénny receptor (AR) je proteín kódovaný génom, ktorý sa nachádza na proximálnom dlhom ramienku chromozómu X (lokus Xq11-Xq12). Oblasť kódujúca proteín pozostáva z približne 2 757 nukleotidov (919 kodónov), ktoré pokrývajú osem exónov označených 1 – 8 alebo A – H. Introny majú veľkosť od 0,7 do 26 kb. Podobne ako iné jadrové receptory, aj proteín androgénového receptora sa skladá z niekoľkých funkčných domén: transaktivačnej domény (nazývanej aj doména regulácie transkripcie alebo amino/ NH2-koncová doména), domény viažucej DNA, oblasti závesu a domény viažucej steroidy (nazývanej aj karboxylovo-koncová doména viažuca ligand). Transaktivačná doména je kódovaná exónom 1 a tvorí viac ako polovicu proteínu AR. Exóny 2 a 3 kódujú doménu viažucu DNA, zatiaľ čo 5′ časť exónu 4 kóduje oblasť závesu. Zvyšok exónu 4 až exón 8 kóduje doménu viažucu ligand.

Dĺžky trinukleotidových satelitov a transkripčná aktivita AR

Gén pre androgénny receptor obsahuje dva polymorfné trinukleotidové mikrosatelity v exóne 1. Prvý mikrosatelit (najbližšie k 5′ koncu) obsahuje 8 až 60 opakovaní glutamínového kodónu „CAG“, a preto je známy ako polyglutamínový trakt. Druhý mikrosatelit obsahuje 4 až 31 opakovaní glycínového kodónu „GGC“ a je známy ako polyglycínový trakt. Priemerný počet opakovaní sa líši podľa etnickej príslušnosti, pričom belosi majú v priemere 21 opakovaní CAG a černosi 18. U mužov sú chorobné stavy spojené s extrémnymi hodnotami dĺžky polyglutamínového traktu; rakovina prostaty, hepatocelulárny karcinóm a mentálna retardácia sú spojené s príliš malým počtom opakovaní, zatiaľ čo spinálna a bulbárna svalová atrofia (SBMA) je spojená s dĺžkou 40 a viac opakovaní CAG. Niektoré štúdie naznačujú, že dĺžka polyglutamínového traktu je nepriamo úmerná transkripčnej aktivite v proteíne AR a že dlhšie polyglutamínové trakty môžu byť spojené s mužskou neplodnosťou a nedostatočne maskulínnymi genitáliami u mužov. Iné štúdie však naznačili, že takáto korelácia neexistuje. Komplexná metaanalýza tejto témy uverejnená v roku 2007 podporuje existenciu korelácie a dospela k záveru, že tieto rozpory by sa mohli vyriešiť, ak sa zohľadní veľkosť vzorky a dizajn štúdie. Niektoré štúdie naznačujú, že väčšia dĺžka polyglycínového traktu súvisí aj s defektmi maskulinizácie genitálií u mužov. Iné štúdie takúto súvislosť nezistili.

Od roku 2010 bolo v databáze mutácií AR nahlásených viac ako 400 mutácií AR a ich počet neustále rastie. Dedičnosť je typicky materská a prebieha podľa recesívneho modelu viazaného na chromozóm X; u jedincov s karyotypom 46,XY sa mutovaný gén vždy prejaví, pretože majú len jeden chromozóm X, zatiaľ čo nositelia chromozómu 46,XX budú postihnutí minimálne. V 30 % prípadov je mutácia AR spontánnym výsledkom a nie je dedičná. Takéto de novo mutácie sú výsledkom mutácie zárodočných buniek alebo mozaiky zárodočných buniek v gonádach jedného z rodičov alebo mutácie v samotnom oplodnenom vajíčku. V jednej štúdii sa zistilo, že 3 z 8 de novo mutácií sa vyskytli v postzygotickom štádiu, čo viedlo k odhadu, že až jedna tretina de novo mutácií je výsledkom somatického mozaicizmu. Je potrebné poznamenať, že nie každá mutácia génu AR vedie k necitlivosti na androgény; jedna konkrétna mutácia sa vyskytuje u 8 až 14 % genetických mužov a predpokladá sa, že pri prítomnosti iných genetických faktorov nepriaznivo ovplyvňuje len malý počet jedincov.

Niektorí jedinci s CAIS alebo PAIS nemajú žiadne mutácie AR napriek klinickým, hormonálnym a histologickým znakom, ktoré sú dostatočným dôvodom na diagnózu AIS; až 5 % žien s CAIS nemá mutáciu AR, rovnako ako 27 % až 72 % jedincov s PAIS.

U jedného pacienta sa ukázalo, že príčinou predpokladaného PAIS bol mutovaný proteín steroidogénneho faktora-1 (SF-1). U iného pacienta sa ukázalo, že CAIS je dôsledkom deficitu prenosu transaktivačného signálu z N-terminálnej oblasti normálneho androgénového receptora do základného transkripčného mechanizmu bunky. Predpokladalo sa, že u tohto pacienta bol deficitný koaktivátorový proteín interagujúci s transaktivačnou doménou 1 (AF-1) androgénového receptora. Narušenie signálu sa nedalo korigovať doplnením žiadneho v tom čase známeho koaktivátora, ani sa nepodarilo charakterizovať chýbajúci koaktivátorový proteín, čo niektorých odborníkov nepresvedčilo o tom, že by mutovaný koaktivátor vysvetľoval mechanizmus rezistencie na androgény u pacientov s CAIS alebo PAIS s normálnym génom AR.

V závislosti od mutácie môže mať osoba s karyotypom (46,XY) a AIS buď mužský (MAIS), alebo ženský (CAIS) fenotyp, alebo môže mať genitálie len čiastočne maskulínne (PAIS). Gonády sú testes bez ohľadu na fenotyp v dôsledku vplyvu Y-chromozómu. Žena 46,XY teda nemá vaječníky ani maternicu a nemôže prispieť vajíčkom k počatiu ani vynosiť dieťa.

Bolo publikovaných niekoľko štúdií prípadov plodných mužov 46,XY s androgénnou necitlivosťou, hoci sa predpokladá, že táto skupina je menšinová. Okrem toho niektorí neplodní muži s MAIS boli schopní splodiť deti po zvýšení počtu spermií pomocou doplnkového testosterónu. Genetický muž počatý mužom s necitlivosťou na androgény by nedostal otcov chromozóm X, a teda by nezdedil ani nenosil gén pre tento syndróm. Genetická žena počatá takýmto spôsobom by dostala otcov chromozóm X, a stala by sa tak jeho nositeľkou.

Genetické ženy (karyotyp 46,XX) majú dva chromozómy X, a teda dva gény AR. Výsledkom mutácie v jednom (ale nie v oboch) génoch AR je minimálne postihnutá, plodná nositeľka. U niektorých nositeliek bolo zaznamenané mierne znížené ochlpenie, oneskorená puberta a/alebo vysoký vzrast, pravdepodobne v dôsledku skreslenej aktivácie X. Nositeľky prenášajú postihnutý gén AR na svoje deti v 50 % prípadov. Ak je geneticky postihnuté dieťa ženského pohlavia, aj ono bude nositeľkou. Postihnuté dieťa 46,XY bude mať syndróm androgénnej necitlivosti.

Genetická žena s mutáciami v oboch génoch AR by teoreticky mohla vzniknúť spojením plodného muža s androgénnou necitlivosťou a nositeľky génu alebo mutáciou de novo. Vzhľadom na nedostatok plodných mužov necitlivých na androgény a nízky výskyt mutácie AR je však pravdepodobnosť takéhoto výskytu malá. Fenotyp takéhoto jedinca je predmetom špekulácií; od roku 2010 nebol publikovaný žiadny takýto zdokumentovaný prípad.

Korelácia genotypu a fenotypu

Jedinci s čiastočnou androgénnou necitlivosťou, na rozdiel od jedincov s úplnou alebo miernou formou, majú pri narodení nejednoznačné genitálie a rozhodnutie vychovávať dieťa ako muža alebo ženu často nie je zrejmé. Nanešťastie sa často stáva, že z presnej znalosti samotnej mutácie AR možno získať len málo informácií týkajúcich sa fenotypu; je dobre známe, že tá istá mutácia AR môže spôsobiť výrazné rozdiely v stupni maskulinizácie u rôznych jedincov, dokonca aj medzi členmi tej istej rodiny. Čo presne spôsobuje túto variabilitu, nie je úplne jasné, hoci faktory, ktoré k nej prispievajú, by mohli zahŕňať dĺžky polyglutamínových a polyglycínových dráh, citlivosť na vnútromaternicové endokrinné prostredie a rozdiely v ňom, vplyv koregulačných proteínov, ktoré sú aktívne v Sertoliho bunkách, somatický mozaicizmus, expresia génu 5RD2 v genitálnych kožných fibroblastoch, znížená transkripcia a translácia AR spôsobená inými faktormi ako mutáciami v kódujúcej oblasti AR, neidentifikovaný koaktivátorový proteín, nedostatky enzýmov, ako je nedostatok 21-hydroxylázy, alebo iné genetické variácie, ako je mutovaný proteín steroidogénneho faktora-1 (SF-1). Zdá sa však, že stupeň variability nie je konštantný vo všetkých mutáciách AR a v niektorých prípadoch je oveľa extrémnejší. Je známe, že missense mutácie, ktoré vedú k zámene jednej aminokyseliny, spôsobujú najväčšiu fenotypovú rozmanitosť.

Normálna funkcia androgénneho receptora. Testosterón (T) vstupuje do bunky a ak je prítomná 5-alfa-reduktáza, mení sa na dihydrotestón (DHT). Po naviazaní steroidu prechádza androgénny receptor (AR) konformačnou zmenou a uvoľňuje proteíny tepelného šoku (hsps). Fosforylácia (P) nastáva pred alebo po naviazaní steroidov. AR sa premiestni do jadra, kde dochádza k dimerizácii, väzbe na DNA a náboru koaktivátorov. Cieľové gény sa transkribujú (mRNA) a prekladajú do proteínov.

Androgény a androgénny receptor

Účinky, ktoré majú androgény na ľudské telo — virilizácia, maskulinizácia, anabolizmus atď. — nie sú spôsobené samotnými androgénmi, ale sú skôr výsledkom androgénov viazaných na androgénne receptory; androgénny receptor sprostredkúva účinky androgénov v ľudskom tele. Podobne za normálnych okolností je samotný androgénny receptor v bunke neaktívny, kým nedôjde k väzbe androgénov.

Nasledujúca séria krokov znázorňuje, ako androgény a androgénny receptor spolupracujú pri vytváraní androgénnych účinkov:

Takto androgény viazané na androgénne receptory regulujú expresiu cieľových génov, a tým vyvolávajú androgénne účinky.

Teoreticky je možné, aby niektoré mutantné androgénne receptory fungovali bez androgénov; štúdie in vitro preukázali, že mutantný proteín androgénového receptora môže indukovať transkripciu bez prítomnosti androgénov, ak sa odstráni jeho doména viažuca steroidy. Naopak, doména viažuca steroidy môže pôsobiť na potlačenie transaktivačnej domény AR, možno v dôsledku konformácie AR bez väzby.

Sexuálna diferenciácia. Ľudské embryo má indiferentné pohlavné prídavné kanáliky až do siedmeho týždňa vývoja.

Androgény vo vývoji plodu

Ľudské embryá sa počas prvých šiestich týždňov vyvíjajú podobne, bez ohľadu na genetické pohlavie (karyotyp 46,XX alebo 46,XY); jediný spôsob, ako v tomto období rozlíšiť embryá 46,XX alebo 46,XY, je hľadať Barrove telieska alebo chromozóm Y. [80] Pohlavné žľazy sa začínajú ako vypukliny tkaniva nazývané genitálne hrebene v zadnej časti brušnej dutiny, v blízkosti stredovej čiary. Do piateho týždňa sa pohlavné hrebene diferencujú na vonkajšiu kôru a vnútornú dreň a nazývajú sa indiferentné gonády.[80] Do šiesteho týždňa sa indiferentné gonády začínajú diferencovať podľa genetického pohlavia. Ak je karyotyp 46,XY, semenníky sa vyvíjajú vplyvom génu SRY chromozómu Y. Tento proces si nevyžaduje prítomnosť androgénu ani funkčného androgénového receptora.

Približne do siedmeho týždňa vývoja má embryo indiferentné pohlavné prídavné kanáliky, ktoré sa skladajú z dvoch párov kanálikov: Müllerových kanálikov a Wolffových kanálikov.Približne v tomto období semenníky vylučujú anti-Müllerov hormón, ktorý potláča vývoj Müllerových kanálikov a spôsobuje ich degeneráciu.Bez tohto anti-Müllerovho hormónu sa Müllerove kanáliky vyvíjajú do ženských vnútorných pohlavných orgánov (maternica, krčok maternice, vajíčkovody a horný vaginálny súdok).[80] Na rozdiel od Müllerových kanálikov sa Wolffove kanáliky štandardne ďalej nevyvíjajú.[81] V prítomnosti testosterónu a funkčných androgénnych receptorov sa Wolffove kanáliky vyvíjajú do nadsemenníkov, vasa deferentia a semenných vačkov.[82] Ak semenníky nevylučujú testosterón alebo androgénne receptory nefungujú správne, Wolffove kanáliky degenerujú.

Maskulinizácia mužských genitálií závisí od testosterónu aj dihydrotestosterónu.

Maskulinizácia vonkajších genitálií (penisu, penisovej uretry a mieška), ako aj prostaty, závisí od androgénu dihydrotestosterónu [83] [84] [85] [86] Testosterón sa premieňa na dihydrotestosterón pomocou enzýmu 5-alfa reduktázy.[87] Ak tento enzým chýba alebo je nedostatočný, dihydrotestosterón sa nevytvorí a vonkajšie mužské pohlavné orgány sa nevyvinú správne.[83][84][85][86][87] Podobne ako v prípade vnútorných mužských pohlavných orgánov je potrebný funkčný androgénny receptor, aby dihydrotestosterón reguloval transkripciu cieľových génov podieľajúcich sa na vývoji.

Patogenéza syndrómu necitlivosti na androgény

Mutácie v géne pre androgénny receptor môžu spôsobiť problémy v ktoromkoľvek z krokov zapojených do androgenizácie, od syntézy samotného proteínu androgénneho receptora až po transkripčnú schopnosť dimerizovaného komplexu androgén-AR. AIS môže vzniknúť, ak je čo i len jeden z týchto krokov výrazne narušený, pretože každý krok je potrebný na to, aby androgény úspešne aktivovali AR a regulovali expresiu génov. Ktoré kroky konkrétna mutácia naruší, sa dá do určitej miery predpovedať na základe identifikácie oblasti AR, v ktorej sa mutácia nachádza. Táto predpovedná schopnosť má predovšetkým retrospektívny pôvod; rôzne funkčné oblasti génu AR boli objasnené analýzou účinkov špecifických mutácií v rôznych oblastiach AR. Napríklad je známe, že mutácie v doméne viažucej steroidy ovplyvňujú afinitu k androgénom alebo retenciu, mutácie v oblasti závesu ovplyvňujú jadrovú translokáciu, mutácie v doméne viažucej DNA ovplyvňujú dimerizáciu a väzbu na cieľovú DNA a mutácie v transaktivačnej doméne ovplyvňujú reguláciu transkripcie cieľového génu.[81] Bohužiaľ, aj keď je známa postihnutá funkčná doména, je ťažké predpovedať fenotypové dôsledky konkrétnej mutácie (pozri Korelácia genotypu a fenotypu).

Niektoré mutácie môžu mať negatívny vplyv na viac ako jednu funkčnú doménu. Napríklad mutácia v jednej funkčnej doméne môže mať škodlivé účinky na inú doménu tým, že zmení spôsob, akým tieto domény interagujú.Jedna mutácia môže ovplyvniť všetky nadväzujúce funkčné domény, ak vznikne predčasný stop kodón alebo chyba v orámovaní; výsledkom takejto mutácie môže byť úplne nepoužiteľný (alebo nesyntetizovateľný) proteín androgénového receptora. Steroidná väzbová doména je obzvlášť zraniteľná voči účinkom predčasného stop kodónu alebo chyby v orámovaní, pretože sa vyskytuje na konci génu, a preto je pravdepodobnejšie, že jej informácia bude skrátená alebo nesprávne interpretovaná ako u iných funkčných domén.

V dôsledku mutácie AR boli pozorované aj iné, zložitejšie vzťahy; niektoré mutácie spojené s mužskými fenotypmi boli spojené s rakovinou prsníka, rakovinou prostaty alebo v prípade spinálnej a bulbárnej svalovej atrofie s ochorením centrálneho nervového systému.[88][89][90] Forma rakoviny prsníka, ktorá sa vyskytuje u niektorých mužov so syndrómom čiastočnej androgénnej necitlivosti, je spôsobená mutáciou vo väzbovej doméne AR na DNA. 88][90] Predpokladá sa, že táto mutácia spôsobuje narušenie interakcie cieľového génu AR, čo mu umožňuje pôsobiť na určité ďalšie ciele, pravdepodobne v spojení s proteínom estrogénového receptora, a spôsobovať tak rakovinový rast. Etiológia spinálnej a bulbárnej svalovej atrofie (SBMA) dokazuje, že aj samotný mutovaný proteín AR môže viesť k patológii. Rozšírenie polyglutamínového traktu génu AR o trinukleotidové opakovanie, ktoré je spojené so SBMA, vedie k syntéze nesprávne zloženého proteínu AR, ktorý bunka nedokáže správne proteolyzovať a rozptýliť[91]. Tieto nesprávne zložené proteíny AR tvoria agregáty v cytoplazme bunky a v jadre[91]. V priebehu 30 až 50 rokov sa tieto agregáty hromadia a majú cytotoxický účinok, čo nakoniec vedie k neurodegeneratívnym príznakom spojeným so SBMA[91].

Fenotypy, ktoré sú výsledkom necitlivosti na androgény, nie sú pre AIS jedinečné, a preto si diagnóza AIS vyžaduje dôkladné vylúčenie iných príčin. Klinické nálezy svedčiace o AIS zahŕňajú prítomnosť krátkej vagíny [92] alebo nedostatočne maskulinizovaných genitálií, [83] čiastočnú alebo úplnú regresiu Müllerových štruktúr, [93] bilaterálne nedysplastické semenníky [94] a poruchu spermatogenézy a/alebo virilizáciu. Laboratórne nálezy zahŕňajú karyotyp 46,XY a normálne alebo zvýšené postpubertálne hladiny testosterónu, luteinizačného hormónu a estradiolu. Väzbová aktivita androgénov kožných fibroblastov genitálií je zvyčajne znížená,[95] hoci boli hlásené aj výnimky[96].[97] Môže byť narušená premena testosterónu na dihydrotestosterón. Diagnóza AIS sa potvrdí, ak sa sekvenovaním génu pre androgénny receptor odhalí mutácia, hoci nie všetci jedinci s AIS (najmä PAIS) budú mať mutáciu AR (pozri časť Iné príčiny).

Liečba AIS je v súčasnosti obmedzená na symptomatickú liečbu; metódy na odstránenie nefunkčného proteínu androgénneho receptora, ktorý je výsledkom mutácie génu AR, nie sú v súčasnosti k dispozícii. Oblasti manažmentu zahŕňajú pridelenie pohlavia, genitoplastiku, gonadektómiu vo vzťahu k riziku vzniku nádoru, hormonálnu substitučnú liečbu a genetické a psychologické poradenstvo.

Odhady výskytu syndrómu necitlivosti na androgény vychádzajú z relatívne malej populácie, a preto sú známe ako nepresné. Odhaduje sa, že CAIS sa vyskytuje u 1 z každých 20 400 narodených detí 46,XY. [100] Celonárodný prieskum v Holandsku založený na pacientoch s geneticky potvrdenou diagnózou odhaduje, že minimálny výskyt CAIS je 1 z 99 000. Výskyt PAIS sa odhaduje na 1 zo 130 000.[101] Vzhľadom na jeho nenápadný prejav sa MAIS zvyčajne nevyšetruje, s výnimkou prípadov mužskej neplodnosti,[83] a preto jeho skutočný výskyt nie je známy.

Popisy účinkov syndrómu androgénnej necitlivosti sa datujú už stovky rokov, hoci k významnému pochopeniu histopatológie, ktorá je jeho základom, došlo až v 50. rokoch 20. storočia. Taxonómia a názvoslovie spojené s necitlivosťou na androgény prešli významným vývojom, ktorý bol paralelný s týmto pochopením.

Časová os hlavných míľnikov

Prvé opisy účinkov androgénnej necitlivosti sa objavili v lekárskej literatúre ako jednotlivé kazuistiky alebo ako súčasť komplexného opisu intersexuálnych telesných znakov. V roku 1839 škótsky pôrodník Sir James Young Simpson uverejnil jeden takýto opis [111] v rozsiahlej štúdii o intersexualite, ktorá sa zaslúžila o pokrok v chápaní tejto témy v lekárskej komunite.[112] Simpsonov taxonomický systém však nebol zďaleka prvý; taxonómie/opisy na klasifikáciu intersexuality vypracovali taliansky lekár a fyzik Fortuné Affaitati v roku 1549,[113][114] francúzsky chirurg Ambroise Paré v roku 1573,[112][115] francúzsky lekár a priekopník sexuológie Nicolas Venette v roku 1687 (pod pseudonymom Vénitien Salocini)[116][117] a francúzsky zoológ Isidore Geoffroy St. Hilaire v roku 1832.[118] Všetci piati spomínaní autori používali hovorový termín „hermafrodit“ ako základ svojich taxonómií, hoci sám Simpson vo svojej publikácii spochybnil správnosť tohto slova.[111] Používanie slova „hermafrodit“ v lekárskej literatúre pretrváva dodnes,[119][120] hoci jeho správnosť je stále spochybňovaná. Nedávno bol navrhnutý alternatívny systém pomenovania,[121] ale téma, ktoré slovo alebo slová by sa mali presne používať namiesto neho, je stále predmetom mnohých diskusií[98][122][123][124][125].

„Pudenda pseudo-hermafroditi ovini.“ Ilustrácia nejednoznačných genitálií z diela Thesaurus Anitomicus Octavius Frederika Ruyscha z roku 1709 [126].

Nemecko-švajčiarsky patológ Edwin Klebs je niekedy známy tým, že v roku 1876 použil vo svojej taxonómii intersexuality slovo „pseudohermafroditizmus“,[127] hoci toto slovo zjavne nie je jeho vynález, ako sa niekedy uvádza; história slova „pseudohermafrodit“ a príslušná snaha oddeliť „pravé“ hermafrodity od „falošných“, „nepravých“ alebo „pseudo“ hermafroditov siaha prinajmenšom do roku 1709, keď ho holandský anatóm Frederik Ruysch použil v publikácii opisujúcej subjekt s testes a prevažne ženským fenotypom.[126] „Pseudohermafrodit“ sa objavil aj v Acta Eruditorum neskôr v tom istom roku v recenzii Ruyschovej práce. 127] Existujú aj dôkazy, že toto slovo používala nemecká a francúzska lekárska komunita už dávno predtým, ako ho použil Klebs; nemecký fyziológ Johannes Peter Müller prirovnal „pseudohermafroditizmus“ k podtriede hermafroditizmu zo Sv. Hilaira v publikácii z roku 1834[129] a v 40. rokoch 19. storočia sa „pseudohermafroditizmus“ objavil vo viacerých francúzskych a nemeckých publikáciách vrátane slovníkov[130][131][132][133].

V roku 1953 americký gynekológ John Morris poskytol prvý úplný opis toho, čo nazval „syndróm testikulárnej feminizácie“, na základe 82 prípadov zozbieraných z lekárskej literatúry, vrátane dvoch jeho vlastných pacientov.Termín „testikulárna feminizácia“ bol vytvorený ako odraz Morrisovho pozorovania, že semenníky týchto pacientov produkovali hormón, ktorý mal na telo feminizačný účinok, čo je jav, ktorý je v súčasnosti chápaný ako dôsledok nečinnosti androgénov a následnej aromatizácie testosterónu na estrogén. Niekoľko rokov pred tým, ako Morris publikoval svoju prelomovú prácu, Lawson Wilkins vlastnými experimentmi dokázal, že nereagovanie cieľovej bunky na pôsobenie androgénnych hormónov je príčinou „mužského pseudohermafroditizmu“[102]. Wilkinsova práca, ktorá jasne preukázala nedostatok terapeutického účinku pri liečbe 46,XY žien androgénmi, spôsobila postupný posun v názvosloví z „feminizácie semenníkov“ na „androgénnu rezistenciu“[83].

Mnohé z rôznych prejavov syndrómu necitlivosti na androgény dostali osobitný názov, napríklad Reifensteinov syndróm (1947),[135] Goldbergov-Maxwellov syndróm (1948),[136] Morrisov syndróm (1953),[134] Gilbertov-Dreyfusov syndróm (1957),[137] Lubov syndróm (1959),[138] „neúplná feminizácia semenníkov“ (1963),[139] Rosewaterov syndróm (1965),[140] a Aimanov syndróm (1979).[141] Keďže sa nechápalo, že všetky tieto rôzne prejavy sú spôsobené rovnakým súborom mutácií v géne pre androgénny receptor, každej novej kombinácii príznakov sa dal jedinečný názov, čo viedlo ku komplikovanej stratifikácii zdanlivo odlišných porúch[142].

V priebehu posledných 60 rokov, keď sa objavili správy o nápadne odlišných fenotypoch dokonca aj medzi členmi tej istej rodiny a keď sa dosiahol neustály pokrok smerom k pochopeniu základnej molekulárnej patogenézy AIS, sa ukázalo, že tieto poruchy sú rôznymi fenotypovými prejavmi jedného syndrómu spôsobeného molekulárnymi defektmi v géne pre androgénny receptor [142].

Syndróm androgénnej necitlivosti (AIS) je v súčasnosti uznávaná terminológia pre syndrómy vyplývajúce z nedostatočnej reakcie cieľovej bunky na pôsobenie androgénnych hormónov. AIS sa rozdeľuje do troch tried na základe fenotypu: syndróm úplnej necitlivosti na androgény (CAIS), syndróm čiastočnej necitlivosti na androgény (PAIS) a syndróm miernej necitlivosti na androgény (MAIS). CAIS zahŕňa fenotypy, ktoré boli predtým opísané ako „testikulárna feminizácia“, Morrisov syndróm a Goldbergov-Maxwellov syndróm;[143] PAIS zahŕňa Reifensteinov syndróm, Gilbertov-Dreyfusov syndróm, Lubov syndróm, „neúplnú testikulárnu feminizáciu“ a Rosewaterov syndróm;[142][144][145] a MAIS zahŕňa Aimanov syndróm[146].

Virilizovanejšie fenotypy AIS sa niekedy označovali ako „syndróm neplodného muža“, „syndróm neplodného muža“, „syndróm neplodného fertilného muža“ atď., kým sa objavil dôkaz, že tieto stavy sú spôsobené mutáciami v géne pre androgénny receptor. Tieto diagnózy sa používali na opis rôznych miernych porúch virilizácie; v dôsledku toho fenotypy niektorých mužov, ktorí boli takto diagnostikovaní, lepšie opisuje PAIS (napr. mikropenis, hypospadia a nezostúpené semenníky), zatiaľ čo iné lepšie opisuje MAIS (napr. izolovaná neplodnosť alebo gynekomastia)[145][147][148].

hypotyreóza štítnej žľazy (nedostatok jódu, kretenizmus, vrodená hypotyreóza, struma) – hypertyreóza (Gravesova-Basedowova choroba, toxická multinodulárna struma) – tyreoiditída (De Quervainova tyreoiditída, Hashimotova tyreoiditída)
pankreas Diabetes mellitus (typ 1, typ 2, kóma, angiopatia, neuropatia, retinopatia) – Zollingerov-Ellisonov syndróm
prištítne telieska hypoparatyreóza – hyperparatyreóza hyperfunkcia hypofýzy (akromegália, hyperprolaktinémia, ) – hypopituitarizmus Kallmannov syndróm, nedostatok rastového hormónu) – hypotalamo-hypofyzárna dysfunkcia
Cushingov syndróm nadobličiek) – Vrodená hyperplázia nadobličiek (v dôsledku deficitu 21-hydroxylázy) – Bartterov syndróm) – Adrenálna insuficiencia (Addisonova choroba)
gonády – nedostatok 5-alfa-reduktázy – hypogonadizmus – oneskorená puberta – predčasná puberta
iné – – – Psychogénny trpasličí vzrast – Syndróm necitlivosti na androgény –

Chronická granulomatózna choroba (CYBB) – Wiskottov-Aldrichov syndróm – X-viazaná ťažká kombinovaná imunodeficiencia – X-viazaná agammaglobulinémia – Hyper-IgM syndróm typu 1 – IPEX

Hemofília A – Hemofília B – X-viazaná sideroblastická anémia – X-viazaná lymfoproliferatívna choroba

Syndróm necitlivosti na androgény/Kennedyho choroba – Diabetes insipidus

aminokyseliny: Deficit ornitíntranskarbamylázy – okulocerebrorenálny syndróm

dyslipidémia: adrenoleukodystrofia

metabolizmus sacharidov: Deficit glukóza-6-fosfátdehydrogenázy – Deficit pyruvátdehydrogenázy – Danonova choroba/choroba uskladnenia glykogénu typ IIb

porucha ukladania lipidov: Fabryho choroba

mukopolysacharidóza: Hunterov syndróm

metabolizmus purínov a pyrimidínov: Leschov-Nyhanov syndróm

Mentálna retardácia viazaná na chromozóm X: Syndróm krehkého X – MASA syndróm – Rettov syndróm

očné poruchy: Očný albinizmus (1) – Norrieho choroba – Choroiderémia

iné: Charcot-Marie-Toothova choroba (CMTX2-3) – Pelizaeus-Merzbacherova choroba

Dyskeratosis congenita – Hypohidrotická ektodermálna dysplázia (EDA) – X-viazaná ichtyóza

Beckerova svalová dystrofia/Duchenne – Centronukleárna myopatia – Myotubulárna myopatia – Conradiho-Hünermannov syndróm

Alportov syndróm – Dentova choroba

Barthov syndróm – McLeodov syndróm – Simpsonov-Golabiho-Behmelov syndróm

Poznámka: existuje len veľmi málo dominantných porúch viazaných na chromozóm X. Patrí medzi ne X-viazaná hypofosfatémia, fokálna dermálna hypoplázia, Aicardiho syndróm, Incontinentia pigmenti a CHILD.

Kategórie
Psychologický slovník

Čuchový systém

Čuchový systém je zmyslový systém používaný na čuch.

Sú spojené s čuchovými receptormi, ktoré sa viažu s aromatickými zlúčeninami a poskytujú signály, ktoré poskytujú zážitok [[vône]].

Čuchový systém musí plniť niekoľko úloh:

Na plnenie všetkých týchto funkcií využíva čuchový systém mnoho oblastí mozgu. Reprezentácia pachu môže byť zakódovaná priestorovo (vzor aktivovaných neurónov v danej čuchovej oblasti zodpovedá pachu), časovo (vzor akčných potenciálov viacerých neurónov zodpovedá pachu) alebo ich kombináciou. Vedci diskutujú o tom, či je kód pachu primárne časový alebo priestorový.

Vesaliova Fabrica, 1543. Ľudské čuchové cibuľky a čuchové dráhy vyznačené červenou farbou

U cicavcov sa pachové látky vdychujú cez nos, kde sa dostávajú do kontaktu s čuchovým epitelom. Neuróny čuchových receptorov v čuchovom epiteli prenášajú molekulárne vlastnosti pachových látok na elektrické signály, ktoré sa potom šíria čuchovým nervom do čuchového bulbu. Axóny z čuchových senzorických neurónov sa zbiehajú v čuchovom bulbe a vytvárajú spleť nazývanú glomerulus (jednotné číslo glomerulus). Vo vnútri glomuleru sa axóny dotýkajú dendritov mitochondrií a niekoľkých ďalších typov buniek. Mitrálne bunky posielajú svoje axóny do viacerých oblastí mozgu vrátane píriformnej kôry, mediálnej amygdaly a entorhinálnej kôry.

Umiestnenie amygdaly v každej hemisfére ľudského mozgu

Piriformná kôra je pravdepodobne oblasť, ktorá je najviac spojená s identifikáciou zápachu. Mediálna amygdala sa podieľa na sociálnych funkciách, ako je párenie a rozpoznávanie zvierat rovnakého druhu. Entorhinálna kôra je spojená s pamäťou. Presné funkcie týchto vyšších oblastí sú predmetom vedeckého výskumu a diskusií.

K poškodeniu čuchového systému môže dôjsť v dôsledku traumatického poranenia mozgu, rakoviny, vdýchnutia toxických výparov alebo neurodegeneratívnych ochorení, ako je Parkinsonova a Alzheimerova choroba. Tieto stavy môžu spôsobiť anosmiu alebo parosmiu. Lekári môžu zistiť poškodenie čuchového systému tak, že pacientovi predložia pachy prostredníctvom kartičky na škrabanie a čuchanie alebo tak, že pacient zavrie oči a pokúsi sa identifikovať bežne dostupné pachy, ako je káva alebo mätové cukríky.

Prídavný čuchový systém vníma feromóny.

O čuchovom systéme sa často hovorí spolu s chuťovým systémom ako o chemosenzorických zmysloch, pretože oba prenášajú chemické signály na vnemy.

Čuchové žľazy – Čuchová sliznica – Sustentakulárna bunka

Neuróny čuchového receptora (Čuchový receptor) → Čuchový bulbus (Glomeruly)

Mitrálne bunky → Čuchový trakt → Čuchový trigon

Piriformná kôra – systém EC-hipokampus (Entorhinálna kôra, Hipokampálna formácia) – Prepyriformná oblasť – Periamygdaloidná kôra

Stria medullaris → Habenulárne jadrá

Amygdala → Stria terminalis → Hypotalamus

Mediálny zväzok predného mozgu → hypotalamus

Predné čuchové jadro

Kategórie
Psychologický slovník

Spánok REM

Spánok REM u dospelých ľudí zvyčajne zaberá 20-25 % celkového spánku a trvá približne 90-120 minút. Počas normálneho spánku ľudia zvyčajne zažívajú približne 4 alebo 5 období spánku REM; na začiatku noci sú pomerne krátke a ku koncu noci dlhšie. Je bežné, že sa človek na konci fázy REM na krátky čas prebudí. Relatívne množstvo spánku REM sa výrazne líši v závislosti od veku. Novorodenec strávi viac ako 80 % celkového času spánku vo fáze REM (pozri tiež Aktívny spánok). Počas REM je sumárna aktivita mozgových neurónov celkom podobná aktivite počas bdenia; z tohto dôvodu sa tento jav často nazýva paradoxný spánok. To znamená, že počas spánku REM nedochádza k dominancii mozgových vĺn.
Spánok REM sa fyziologicky líši od ostatných fáz spánku, ktoré sa súhrnne označujú ako spánok non-REM. Väčšina našich živo spomínaných snov sa vyskytuje počas spánku REM.

Polysomnografický záznam REM spánku. EEG zvýraznené červeným rámčekom. Pohyby očí zvýraznené červenou čiarou.

Z fyziologického hľadiska sú niektoré neuróny v mozgovom kmeni, známe ako bunky spánku REM (nachádzajúce sa v pontinnom tegmente), počas spánku REM mimoriadne aktívne a pravdepodobne sú zodpovedné za jeho výskyt. Uvoľňovanie určitých neurotransmiterov, monoamínov (noradrenalínu, serotonínu a histamínu), je počas REM úplne zastavené. To spôsobuje atóniu REM, stav, pri ktorom nie sú stimulované motorické neuróny, a teda sa svaly tela nehýbu. Nedostatok takejto atónie v REM spôsobuje poruchu správania v REM; osoby trpiace touto poruchou predvádzajú pohyby, ktoré sa vyskytujú v ich snoch.

Tepová frekvencia a frekvencia dýchania sú počas REM spánku nepravidelné, podobne ako počas bdenia. Telesná teplota nie je počas REM dobre regulovaná. Erekcia penisu (nočná penilná tumescencia alebo NPT) je uznávaným sprievodným javom spánku REM a používa sa na diagnostiku, aby sa určilo, či je mužská erektilná dysfunkcia organického alebo psychologického pôvodu. Počas REM je prítomné aj zväčšenie klitorisu so sprievodným vaginálnym prietokom krvi a transudáciou (t. j. lubrikáciou).

Pohyby očí spojené s REM sú generované jadrom pontu s projekciami do horného kolikulu a sú spojené s vlnami PGO (pons, geniculate, occipital).

Spánok REM môže nastať v priebehu približne 90 minút, ale u ľudí s nástupom spánku REM to môže byť len 15-25 minút. To sa považuje za príznak narkolepsie.

Teórie o funkciách spánku REM

Funkcia spánku REM nie je dostatočne objasnená; existuje niekoľko teórií.

Podľa jednej z teórií sa určité spomienky upevňujú počas spánku REM. Mnohé štúdie naznačujú, že spánok REM je dôležitý pre konsolidáciu procedurálnej a priestorovej pamäte. (Zdá sa, že pomalé vlny, ktoré sú súčasťou spánku mimo REM, sú dôležité pre deklaratívnu pamäť.) Nedávna štúdia ukázala, že umelé zosilnenie spánku REM zlepšuje zapamätané dvojice slov na druhý deň. Tucker a kol. preukázali, že denný spánok obsahujúci výlučne spánok non REM zlepšuje deklaratívnu pamäť, ale nie procedurálnu pamäť. U ľudí, ktorí nemajú spánok REM (z dôvodu poškodenia mozgu), však nie sú pamäťové funkcie merateľne ovplyvnené.

Mitchison a Crick navrhli, že funkciou spánku REM je na základe jeho prirodzenej spontánnej aktivity „odstrániť určité nežiaduce spôsoby interakcie v sieťach buniek v mozgovej kôre“, pričom tento proces charakterizovali ako „odnaučenie“. Výsledkom je, že tie spomienky, ktoré sú relevantné (ktorých základný neurónový substrát je dostatočne silný na to, aby vydržal takúto spontánnu, chaotickú aktiváciu), sa ďalej posilňujú, zatiaľ čo slabšie, prechodné, „hlukové“ pamäťové stopy sa rozpadajú.

Stimulácia vo vývoji CNS ako primárna funkcia

Podľa inej teórie, známej ako ontogenetická hypotéza spánku REM, je táto fáza spánku (u novorodencov známa aj ako aktívny spánok) pre vyvíjajúci sa mozog mimoriadne dôležitá, pravdepodobne preto, že poskytuje nervovú stimuláciu, ktorú novorodenci potrebujú na vytvorenie zrelých nervových spojení a na správny vývoj nervového systému. Štúdie skúmajúce účinky deprivácie aktívneho spánku ukázali, že deprivácia na začiatku života môže viesť k problémom so správaním, trvalému narušeniu spánku, zníženiu hmotnosti mozgu a má za následok abnormálne množstvo odumierania neurónových buniek. Spánok REM je nevyhnutný pre správny vývoj centrálnej nervovej sústavy. Túto teóriu podporuje aj skutočnosť, že množstvo spánku REM sa s vekom znižuje, ako aj údaje od iných živočíšnych druhov (pozri nižšie).

Iná teória predpokladá, že vypnutie monoamínov je potrebné na to, aby sa monoamínové receptory v mozgu mohli obnoviť a znovu získať plnú citlivosť. Ak sa totiž spánok REM opakovane preruší, človek si to pri najbližšej príležitosti „vynahradí“ dlhším spánkom REM. Akútna deprivácia spánku REM môže zlepšiť niektoré typy depresie a zdá sa, že depresia súvisí s nerovnováhou určitých neurotransmiterov. Väčšina antidepresív selektívne inhibuje REM spánok v dôsledku ich účinkov na monoamíny. Tento účinok sa však po dlhodobom užívaní znižuje.

Niektorí vedci tvrdia, že pretrvávanie takého zložitého mozgového procesu, akým je spánok REM, naznačuje, že plní dôležitú funkciu pre prežitie druhov cicavcov. Spĺňa dôležité fyziologické potreby nevyhnutné na prežitie do takej miery, že dlhodobá deprivácia spánku REM vedie u pokusných zvierat k smrti. U ľudí aj pokusných zvierat vedie strata REM spánku k viacerým behaviorálnym a fyziologickým abnormalitám. Strata spánku REM bola zaznamenaná počas rôznych prirodzených a experimentálnych infekcií. Prežívanie pokusných zvierat sa znižuje, keď je REM spánok počas infekcie úplne oslabený. To vedie k možnosti, že kvalita a kvantita spánku REM je vo všeobecnosti nevyhnutná pre normálnu fyziológiu organizmu.

Hypotézu o spánku REM predložil Frederic Snyder v roku 1966. Vychádza z pozorovania, že po spánku REM u viacerých cicavcov (potkana, ježka, králika a opice druhu rhesus) nasleduje krátke prebudenie. (U mačiek ani u ľudí k tomu nedochádza, hoci ľudia sa častejšie prebúdzajú zo spánku REM ako zo spánku mimo REM). Snyder predpokladal, že REM spánok zviera pravidelne aktivuje, aby prehľadalo prostredie a hľadalo prípadných predátorov. Táto hypotéza nevysvetľuje svalovú paralýzu pri spánku REM.

REM spánok sa vyskytuje u všetkých cicavcov a vtákov. Zdá sa, že množstvo spánku REM za noc u jednotlivých druhov úzko súvisí s vývojovým štádiom novorodencov. Napríklad ploskolebec, ktorého novorodenci sú úplne bezmocní a nevyvinutí, má viac ako sedem hodín spánku REM za noc [Ako odkazovať a odkazovať na zhrnutie alebo text].

Fenomén spánku REM a jeho spojenie so snívaním objavili Eugene Aserinsky a Nathaniel Kleitman s pomocou Williama C. Dementa, vtedajšieho študenta medicíny, v roku 1952 počas svojho pôsobenia na Chicagskej univerzite.

Spánok s rýchlymi pohybmi očí – Spánok bez rýchlych pohybov očí – Spánok s pomalými vlnami – Spánok s vlnami beta – Spánok s vlnami delta – Spánok s vlnami gama – Spánok s vlnami Theta

Syndróm rozšírenej spánkovej fázy – Automatické správanie – Porucha cirkadiánneho rytmu spánku – Syndróm oneskorenej spánkovej fázy – Dyssomnia – Hypersomnia – Insomnia – Narkolepsia – Nočný teror – Noktúria – Nočný myoklonus – Syndróm nepretržitého spánku a bdenia – Ondinova kliatba – Parasomnia – Spánková apnoe – Spánková deprivácia – Spánková choroba – Námesačnosť – Námesačnosť

Stavy vedomia -Snívanie – Obsah sna – Syndróm explodujúcej hlavy – Falošné prebudenie – Hypnagogia – Hypnický zášklb – Lucidný sen – Nočná mora – Nočná emisia – Spánková paralýza – Somnolencia –

Chronotyp – Liečba elektrospánku – Hypnotiká – Zdriemnutie – Jet lag – Uspávanie – Polyfázový spánok – Segmentovaný spánok – Siesta – Spánok a učenie – Spánkový dlh – Spánková zotrvačnosť – Nástup spánku – Liečba spánku – Cyklus bdenia – Chrápanie