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.