GnRH neuron - GnRH neuron - Wikipedia

GnRH neuronynebo hormon uvolňující gonadotropin vyjadřování neurony, jsou buňky v mozku, které řídí uvolňování reprodukčních hormonů z hypofýzy. Tyto mozkové buňky kontrolují reprodukci vylučováním GnRH do kapilární krevní oběh hypofýzy, takže jsou někdy označovány jako „sexuální neurony“. Tato malá kapilární síť přenáší GnRH do přední hypofýzy, což způsobuje uvolnění luteinizační hormon (LH) a hormon stimulující folikuly (FSH) do širšího krevního řečiště. Když neurony GnRH změní svůj způsob uvolňování sekrece GnRH z juvenilní formy na dospělou, je zahájena puberta. Selhání GnRH neuronů při vytváření správných spojení nebo selhání úspěšné stimulace hypofýzy pomocí GnRH znamená, že není zahájena puberta. Tato narušení systému GnRH způsobují poruchy reprodukce, jako je hypogonadotropní hypogonadismus nebo Kallmannův syndrom.

Fluorescenční obraz neuronů GnRH (modrý) s prvky jejich buněčných cytoskeletonů zobrazenými červeně a zeleně.

Počátky neuronů GnRH

V roce 1989 dvě výzkumné skupiny nezávisle objevily, že neurony GnRH, které jsou u dospělých rozptýleny po celém hypotalamu, nepocházejí z této oblasti mozku. Místo toho migrují do mozku podél čichových axonových vláken z nosu.[1][2] Většina neuronů GnRH se rodí z kmenových buněk v nosním plakódu (embryonální nosní tkáň). Nedávno bylo objeveno, že podmnožina neuronů GnRH nemůže vystopovat jejich původ nikoliv z nosního plakódu, ale z neurální lišta dříve v embryogenezi.[3] Tato podmnožina buněk migruje do nosního plakódu, kde se mísí s neurony GnRH narozenými v této oblasti a migrují společně do mozku.

Cesta z nosu do mozku

Na své cestě z nosu do mozku procházejí neurony GnRH nosní tkání, časnou lebkou a pohybují se několika oblastmi předního mozku, než dosáhnou svého cíle.[4] Po cestě je vylučované molekuly vázané na membránu vedou správným směrem a pomáhají nastavit jejich rychlost pohybu. GnRH neurony, které neproniknou do mozku nebo migrují do nesprávné oblasti, nejsou funkční a mohou dokonce podstoupit programovaná buněčná smrt. Toto selhání migrace neuronů GnRH do mozku je hlavní příčinou Kallmannův syndrom.[5] GABA, který depolarizuje embryonální GnRH neurony, zpomaluje pohyb, ale pomáhá jim pohybovat se přímo po jejich dráze.[6] SDF aktivuje hyperpolarizující GIRK kanály, zrychlení rychlosti pohybu. Další pokyny jako semafory[7][8] a HGF[9] regulují také pohyb neuronů GnRH.

Pohyb neuronů GnRH

Vědci objevili, jak naváděcí molekuly způsobují urychlení nebo zpomalení neuronů GnRH. Normálně jakékoli ionty vápníku v buňce jsou rychle vtaženy do organel, jako je mitochondrie nebo endoplazmatické retikulum. Naváděcí molekuly způsobit uvolnění těchto iontů vápníku zpět do buňky cytoplazma kde proteiny snímající vápník reorganizují buňky aktin[10] a mikrotubul[11] cytoskelet, což jsou molekulární vlákna, která dávají buňce její tvar. To způsobí kontrakce v buňce (podobně jako u svalové kontrakce ) tento odkaz na adhezivní proteiny na povrch buňky,[12] táhne celu dopředu.

Fyziologie GnRH

Posun k vysokofrekvenční elektrické aktivitě v neuronech GnRH je signál, který iniciuje pubertu. GnRH neurony přijímají vstup od klasických neurotransmitery jako glutamát a GABA.[13] Tyto neurotransmitery způsobují elektrickou aktivitu, která je regulována vývojem, a způsobují tak široké změny vstupu vápníkových iontů do buňky prostřednictvím napětí citlivých iontové kanály. To spouští uvolňování GnRH do hypofyzárního portálního kapilárního krevního řečiště, kde hormon GnRH aktivuje hypofýzu k uvolňování luteinizačního hormonu a folikuly stimulujícího hormonu. Kromě klasických neurotransmiterů mohou některé naváděcí molekuly změnit zapojení GnRH neuronů do portálového kapilárního systému a změnit sílu signálu do hypofýzy.[14]

Regulace neuronů GnRH

GnRH neurony integrují informace z těla k regulaci reprodukce. Nejsilnějším aktivátorem neuronů GnRH je hormon zvaný Kisspeptin.[15] GnRH neurony také integrují informace z těla prostřednictvím hormonů neuropeptid Y[16] a adiponektin.[17] Tyto hormony poskytnout neuronům GnRH informace o stavu těla, aby pomohly určit, zda by měla být reprodukce upřednostněna nebo potlačena.

Reference

  1. ^ Schwanzel-Fukuda, M; Pfaff, DW (1989). "Původ neuronů uvolňujících luteinizační hormon". Příroda. 338 (6211): 161–4. doi:10.1038 / 338161a0. PMID  2645530.
  2. ^ Wray, S; Grant, P; Gainer, H (1989). „Důkazy, že buňky exprimující mRNA uvolňující luteinizační hormon u myší pocházejí z progenitorových buněk v čichovém plakódu“. Sborník Národní akademie věd. 86 (20): 8132–6. doi:10.1073 / pnas.86.20.8132. PMC  298229. PMID  2682637.
  3. ^ Forni, PE; Taylor-Burds, C; Melvin, VS; Williams, T; Wray, S (2011). „Neurální lišta a ektodermální buňky se mísí v nosním plaketu a vytvářejí neurony GnRH-1, senzorické neurony a čichové obklopující buňky“. Journal of Neuroscience. 31 (18): 6915–27. doi:10.1523 / JNEUROSCI.6087-10.2011. PMC  3101109. PMID  21543621.
  4. ^ Wray, S (2010). "Od nosu k mozku: vývoj neuronů uvolňujících gonadotropin 1-hormon". Journal of Neuroendocrinology. 22 (7): 743–53. doi:10.1111 / j.1365-2826.2010.02034.x. PMC  2919238. PMID  20646175.
  5. ^ Valdes-Socin, H (2014). „Poruchy reprodukce, čichu a neurového vývoje: genetické vady u různých hypogonadotropních hypogonadálních syndromů“ (PDF). Hranice v endokrinologii. 5: 109. doi:10.3389 / fendo.2014.00109. PMC  4088923. PMID  25071724.
  6. ^ Casoni, F; Hutchins, BI; Donohue, D; Fornaro, M; Condie, BG; Wray, S (2012). „SDF a GABA interagují za účelem regulace axofilní migrace neuronů GnRH“. Journal of Cell Science. 125 (21): 5015–25. doi:10.1242 / jcs.101675. PMC  3533389. PMID  22976302.
  7. ^ Giacobini, P (2008). „Semaforin 4D reguluje migraci neuronů uvolňujících hormony gonadotropin-1 prostřednictvím komplexu PlexinB1-Met“. Journal of Cell Biology. 183 (3): 555–66. doi:10.1083 / jcb.200806160. PMC  2575794. PMID  18981235.
  8. ^ Messina, Andrea; Ferraris, Nicoletta; Wray, Susan; Cagnoni, Gabriella; Donohue, Duncan E .; Casoni, Filippo; Kramer, Phillip R .; Derijck, Alwin A .; Adolfs, Youri (2011-12-15). „Dysregulace signalizace semaphorin7A / β1-integrin vede k defektní migraci buněk GnRH-1, abnormálnímu vývoji gonád a změněné plodnosti“. Lidská molekulární genetika. 20 (24): 4759–4774. doi:10,1093 / hmg / ddr403. ISSN  0964-6906. PMC  3221532. PMID  21903667.
  9. ^ Giacobini, P (2007). „Hepatocytový růstový faktor působí jako motogen a řídící signál pro neuronální migraci hormonu uvolňujícího gonadotropin-1“ (PDF). Journal of Neuroscience. 27 (2): 431–45. doi:10.1523 / JNEUROSCI.4979-06.2007. PMC  6672060. PMID  17215404.
  10. ^ Hutchins, BI; Klenke, U; Wray, S (2013). „Tok aktinu závislý na uvolňování vápníku v hlavním procesu zprostředkovává axofilní migraci“. Journal of Neuroscience. 33 (28): 11361–71. doi:10.1523 / JNEUROSCI.3758-12.2013. PMC  3724331. PMID  23843509.
  11. ^ Hutchins, BI; Wray, S (2014). „Zachycení plusových konců mikrotubulů v kůře aktinu podporuje migraci axofilních neuronů zvýšením napětí mikrotubulů v hlavním procesu“. Hranice v buněčné neurovědě. 8: 400. doi:10.3389 / fncel.2014.00400. PMC  4245908. PMID  25505874.
  12. ^ Parkash, J (2012). „Potlačení β1-integrinu v hormonálních buňkách uvolňujících gonadotropin narušuje migraci a prodloužení axonů, což vede k závažným reprodukčním změnám“. Journal of Neuroscience. 32 (47): 16992–7002. doi:10.1523 / JNEUROSCI.3057-12.2012. PMC  5238668. PMID  23175850.
  13. ^ Constantin, S; Klenke, U; Wray, S (2010). „Kalciový oscilátor neuronů GnRH-1 je vývojově regulován“. Endokrinologie. 151 (8): 3863–73. doi:10.1210 / cs.2010-0118. PMC  2940530. PMID  20555030.
  14. ^ Giacobini, P (2014). „Mozkové endoteliální buňky kontrolují plodnost uvolňováním semaforinu 3A závislým na ovariálních steroidech“. PLOS Biology. 12 (3): e1001808. doi:10.1371 / journal.pbio.1001808. PMC  3949669. PMID  24618750.
  15. ^ de Roux, N; Genin, E; Carel, JC; Matsuda, F; Chaussain, JL; Milgrom, E (2003). „Hypogonadotropní hypogonadismus způsobený ztrátou funkce peptidového receptoru GPR54 odvozeného od KiSS1“. Sborník Národní akademie věd. 100 (19): 10972–6. doi:10.1073 / pnas.1834399100. PMC  196911. PMID  12944565.
  16. ^ Klenke, U; Constantin, S; Wray, S (2010). „Neuropeptid Y přímo inhibuje neuronální aktivitu v subpopulaci neuronů uvolňujících gonadotropin-1 prostřednictvím receptorů Y1“. Endokrinologie. 151 (6): 2736–46. doi:10.1210 / cs.2009-1198. PMC  2875836. PMID  20351316.
  17. ^ Klenke, U; Taylor-Burds, C; Wray, S (2014). „Metabolické vlivy na reprodukci: adiponektin tlumí neuronální aktivitu GnRH u samic myší“. Endokrinologie. 155 (5): 1851–63. doi:10.1210 / cs.2013-1677. PMC  3990841. PMID  24564393.