Полипотентность клеток нервного гребня

Одним из наиболее удивительных свойств клеток нервного гребня является их полипотентность. Единичная клетка нервного гребня может дать начало разным клеточным типам в зависимости от места ее локализации в зародыше. Например, парасимпатические нейроны, формируемые клетками шейного отдела нервного гребня, синтезируют в качестве нейромедиатора ацетилхолин. Поэтому их называют холинергическими нейронами. Симпатические нейроны, образованные клетками грудного отдела нервною гребня, синтезируют норадреналин. Поэтому их называют адренергическими нейронами. Однако когда производят реципрокную пересадку шейного и грудного отделов нервного гребня, то клетки бывшего грудного отдела дают начало холинергическим нейронам парасимпатических ганглиев, а клетки бывшего шейного отдела — адренергическим нейронам симпатических ганглиев (LeDouarin et al., 1975). Таким образом, клетки грудного отдела нервного гребня способны развиваться в холинергические нейроны парасимпатических ганглиев, когда они помещены в область шеи, а клетки шейного отдела -- в адренергические нейроны, когда их помещают в область туловища. Было обнаружено (Kahn et al., 1980), что клетки шейного и грудного отделов нервного гребня до начала их миграции содержат ферменты, необходимые для синтеза как ацетилхолина, так и норадреналина. Полипотентность некоторых участков нервного гребня такова, что клетки из участков нервного гребня, которые в нормальном зародыше никогда не образуют нервов, при определенных условиях могут быть вынуждены делать это. Клетки нервного гребня из области среднего мозга в норме мигрируют в глаз и, взаимодействуя с клетками пигментного эпителия, превращаются в склеральные хрящевые клетки (Noden, 1978). Однако если этот участок нервного гребня пересадить в область туловища, то он сформирует нейроны чув-

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.

_______________ РАННЕЕ РАЗВИТИЕ ПОЗВОНОЧНЫХ ЭКТОДЕРМА_________________________________________ 175

ствительных ганглиев, клетки мозгового вещества надпочечника (хромаффинную ткань), глию и шванновские клетки (Schweizer et al., 1983).

Выбор нейромедиаторов осуществляется, вероятно, в два этапа, которые соответствуют функциональному разделению периферической нервной системы. Первая ступень заключается в отделении клеток-предшественников вегетативной нервной системы (образующих симпатические и парасимпатические нейроны) от клеток-предшественников чувствительной (сенсорной) нервной системы, образующих спинномозговые (спинальные) и черепные (краниальные) ганглии. ЛеДуарен (LeDouarin, 1986) предположила, что каждая мигрирующая клетка нервного гребня уже стала коммитированной к развитию в клоны либо вегетативных, либо сенсорных нейронов. Среда, в которой находятся мигрирующие клетки, отбирает соответствующую популяцию, стимулируя клетки одного из этих типов к размножению. Чувствительные ганглии, например, развиваются в контакте с центральной нервной системой, которая, возможно, продуцирует факторы с малым радиусом действия, обеспечивающие селективное выживание клеток-предшественников только чувствительных нейронов. И действительно были выделены белки, обладающие такими свойствами (LeDouarin. 1986; Barde et al., 1982).

Окончательная дифференцировка клеток, синтезирующих определенные нейромедиаторы, также в значительной степени детерминируется окружением, в котором развиваются эти клетки: гибель клеток в данном случае роли не играет (Coulombe, Bronner-Fraser, 1987). Клетки сердца, например, могут секретировать фактор (или факторы), который превращает норадренергические симпатические нейроны и холинергические парасимпатические нейроны, не изменяя показателей их выживания или роста (Chun, Patterson, 1977; Fukada, 1980). Идентификация этих факторов затруднена тем, что они содержатся в очень малых количествах и их определение занимает две-три недели. Однако Фукада (Fukada, 1985) выделил из культивируемых клеток сердца гликопротеин с молекулярной массой 45000 дальтон, который индуцировал синтез ацетилхолина в норадренергических нейронах симпатических ганглиев крысы и образование холинергических синапсов.

Было также обнаружено (Anderson, Axel, 1987), что гормональная среда может определять судьбу клеток нервного гребня. Клетки, мигрирующие в область, предназначенную стать хромаффинной тканью, могут дифференцироваться в двух направлениях. В присутствии фактора роста нервов такие клетки дифференцируются в симпатические нейроны. Однако если их подвергнуть действию гликокортикоидов, подобных тем, которые продуцируются клетками коры надпочечников, они дифференцируются в клетки мозгового вещества надпочечника (хромаффинные клетки).

Кроме периферических нейральных структур, нервный гребень продуцирует также все меланинсодержащие клетки в организме (за исключением некоторых нейральных производных, таких, как пигментный эпителий глаза). В серии классических экспериментов Роулс (Rawles) с коллегами трансплантировали нервную трубку и нервный гребень, взятые от пигментированных куриных зародышей, в нервную трубку зародышей альбиносов. В результате (см. рис. 5.31, В) из таких зародышей получались белые цыплята с участком окрашенных перьев. Следует отметить, что при образовании норадреналина и адреналина (симпатическими нейронами и мозговым веществом надпочечников) и меланина (меланоцитами) происходит гидроксилирование тирозина и последующее окисление этого продукта.

Из всего изложенного выше может показаться, что все клетки нервного гребня вначале идентичны по своим потенциям. Однако это наблюдается не во всех случаях. Так, например, только клетки крани ального отдела нервного гребня, по-видимому, способны продуцировать хрящи головы. Клетки его грудного отдела не могут заменить их в этом отношении. Кроме того, краниальный отдел нервного гребня, будучи пересажен в область туловища, уча ствует в формировании хрящей тела, которые в нор ме из клеток нервного гребня не возникают. Итак, нервный гребень предоставляет в распоряжение специалистов по биологии развития некий набор довольно легко идентифицируемых клеток, которые могут служить модельной системой для изучения проблемы клеточной миграции и дифференцировки.