Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nitric oxide kích thích sự di chuyển của tế bào tiền thân thần kinh người thông qua con đường truyền tín hiệu trung gian cGMP
Tóm tắt
Sự di chuyển của tế bào thần kinh là một trong những quá trình quan trọng nhất trong sự phát triển của não bộ trong giai đoạn sơ sinh. Chất truyền tải khí nitric oxide (NO) đã được chứng minh là điều chỉnh sự di chuyển của tế bào thần kinh và tế bào glial trong các mô hình thí nghiệm khác nhau. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phân tích vai trò tiềm năng của tín hiệu NO trong sự di chuyển của các tế bào tiền thân thần kinh người trong thai nhi. Các tế bào di chuyển ra khỏi các khối cầu thần kinh nuôi cấy và phân hóa thành cả tế bào thần kinh và tế bào glial. Các nuôi cấy khối cầu thần kinh biểu hiện enzyme nitric oxide synthase loại thần kinh và guanylyl cyclase hòa tan, sản xuất cGMP khi được kích hoạt bằng NO. Bằng cách sử dụng các hoạt chất kích hoạt enzyme sinh học nhỏ và các chất ức chế trong cả thí nghiệm tăng cường và giảm chức năng, chúng tôi cho thấy tín hiệu NO/cGMP là một yếu tố điều chỉnh tích cực sự di chuyển trong các nuôi cấy khối cầu thần kinh của các tế bào não người đang phát triển ban đầu. Vì tín hiệu NO điều chỉnh sự di chuyển của tế bào từ các loài côn trùng đang phát triển đến hệ thần kinh của động vật có vú, con đường truyền tín hiệu này có thể có chức năng được bảo tồn qua tiến hóa.
Từ khóa
#Kích thích sự di chuyển tế bào #tế bào tiền thân thần kinh #nitric oxide #cGMP #phát triển não bộTài liệu tham khảo
Enikolopov G, Banerji J, Kuzin B (1999) Nitric oxide and Drosophila development. Cell Death Differ 6:956–963
Cárdenas A, Moro MA, Hurtado O, Leza JC, Lizasoain I (2005) Dual role of nitric oxide in adult neurogenesis. Brain Res Brain Res Rev 50:1–6
Bicker G (2005) STOP and GO with NO: nitric oxide as a regulator of cell motility in simple brains. Bioessays 27:495–505
Madhusoodanan KS, Murad F (2007) NO-cGMP signalling and regenerative medicine involving stem cells. Neurochem Res 32:681–694
Garthwaite J (2008) Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission. Eur J Neurosci 27:2783–2802
Jurado S, Sanchez-Prieto J, Torres M (2003) Differential expression of NO-sensitive guanylyl cyclase subunits during the development of rat cerebellar granule cells: regulation via N-methyl-d-aspartate receptors. J Cell Sci 116:3165–3175
Tanaka M, Yoshida S, Yano M, Hanaoka F (1994) Roles of endogenous nitric oxide in cerebellar cortical development in slice cultures. Neuroreport 5:2049–2052
Haase A, Bicker G (2003) Nitric oxide and cyclic nucleotides are regulators of neuronal migration in an insect embryo. Development 130:3977–3987
Peunova N, Scheinker V, Ravi K, Enikolopov G (2007) Nitric oxide coordinates cell proliferation and cell movements during early development of Xenopus. Cell Cycle 6:3132–3144
Knipp S, Bicker G (2009) Regulation of enteric neuron migration by the gaseous messenger molecules CO and NO. Development 136:85–93
Moreno-López B, Noval JA, González-Bonet LG, Estrada C (2000) Morphological bases for a role of nitric oxide in adult neurogenesis. Brain Res 869:244–250
Gutièrrez-Mecinas M, Crespo C, Blasco-Ibáñez JM, Nácher J, Varea E, Martínez-Guijarro FJ (2007) Migrating neuroblasts of the rostral migratory stream are putative targets for the action of nitric oxide. Eur J Neurosci 26:392–402
Bredt DS, Snyder SH (1994) Transient nitric oxide synthase neurons in embryonic cerebral cortical plate, sensory ganglia, and olfactory epithelium. Neuron 13:301–313
Nott A, Watson PM, Robinson JD, Crepaldi L, Riccio A (2008) S-Nitrosylation of histone deacetylase 2 induces chromatin remodelling in neurons. Nature 455:411–415
Judas M, Sestan N, Kostović I (1999) Nitrinergic neurons in the developing and adult human telencephalon: transient and permanent patterns of expression in comparison to other mammals. Microsc Res Tech 45:401–419
Foster JA, Phelps PE (2000) Neurons expressing NADPH-diaphorase in the developing human spinal cord. J Comp Neurol 427:417–427
Fertuzinhos S, Krsnik Z, Kawasawa YI, Rasin MR, Kwan KY, Chen JG, Judas M, Hayashi M, Sestan N (2009) Selective depletion of molecularly defined cortical interneurons in human holoprosencephaly with severe striatal hypoplasia. Cereb Cortex 19:2196–21207
Fritsche E, Cline JE, Nguyen NH, Scanlan TS, Abel J (2005) Polychlorinated biphenyls disturb differentiation of normal human neural progenitor cells: clue for involvement of thyroid hormone receptors. Environ Health Perspect 113:871–876
Moors M, Cline JE, Abel J, Fritsche E (2007) ERK-dependent and independent pathways trigger human neural progenitor cell migration. Toxicol Appl Pharmacol 221:57–67
Moors M, Rockel TD, Abel J, Cline JE, Gassmann K, Schreiber T, Schuwald J, Weinmann N, Fritsche E (2009) Human neurospheres as three-dimensional cellular systems for developmental neurotoxicity testing. Environ Health Perspect 117:1131–1138
Tegenge MA, Bicker G (2009) Nitric oxide and cGMP signal transduction positively regulates the motility of human neuronal precursor (NT2) cells. J Neurochem 110:1828–1841
De Vente J, Steinbusch HW, Schipper J (1987) A new approach to immunocytochemistry of 3′, 5′′-cyclic guanosine monophosphate: preparation, specificity, and initial application of a new antiserum against formaldehyde-fixed 3′, 5′-cyclic guanosine monophosphate. Neuroscience 22:361–373
Evgenov OV, Pacher P, Schmidt PM, Haskó G, Schmidt HH, Stasch JP (2006) NO-independent stimulators and activators of soluble guanylate cyclase: discovery and therapeutic potential. Nat Rev Drug Discov 5:755–768
Moors M, Rockel TD, Abel J, Cline JE, Gassmann K, Schreiber T, Schuwald J, Weinmann N, Fritsche E (2009) Human neurospheres as three-dimensional cellular systems for developmental neurotoxicity testing. Environ Health Perspect 117:1131–1138
Lauffenburger DA, Horwitz AF (1996) Cell migration: a physically integrated molecular process. Cell 84:359–369
Brannen CL, Sugaya K (2000) In vitro differentiation of multipotent human neural progenitors in serum-free medium. Neuroreport 11:1123–1128
Rakic P (2009) Evolution of the neocortex: a perspective from developmental biology. Nat Rev Neurosci 10:724–735
Trimm KR, Rehder V (2004) Nitric oxide acts as a slow-down and search signal in developing neurites. Eur J Neurosci 19:809–818
Elferink JG, VanUffelen BE (1996) The role of cyclic nucleotides in neutrophil migration. Gen Pharmacol 27:387–393
Borán MS, García A (2007) The cyclic GMP-protein kinase G pathway regulates cytoskeleton dynamics and motility in astrocytes. J Neurochem 102:216–230
Sawada N, Itoh H, Yamashita J, Doi K, Inoue M, Masatsugu K, Fukunaga Y, Sakaguchi S, Sone M, Yamahara K, Yurugi T, Nakao K (2001) cGMP-dependent protein kinase phosphorylates and inactivates RhoA. Biochem Biophys Res Commun 280:798–805
Gudi T, Chen JC, Casteel DE, Seasholtz TM, Boss GR, Pilz RB (2002) cGMP-dependent protein kinase inhibits serum-response element-dependent transcription by inhibiting rho activation and functions. J Biol Chem 277:37382–37393
Sporbert A, Mertsch K, Smolenski A, Haseloff RF, Schönfelder G, Paul M, Ruth P, Walter U, Blasig IE (1999) Phosphorylation of vasodilator-stimulated phosphoprotein: a consequence of nitric oxide- and cGMP-mediated signal transduction in brain capillary endothelial cells and astrocytes. Brain Res Mol Brain Res 67:258–266
Lindsay SL, Ramsey S, Aitchison M, Renné T, Evans TJ (2007) Modulation of lamellipodial structure and dynamics by NO-dependent phosphorylation of VASP Ser239. J Cell Sci 120:3011–3021
Chen H, Levine YC, Golan DE, Michel T, Lin AJ (2007) ANP-initiated cGMP pathways regulate VASP phosphorylation and angiogenesis in vascular endothelium. J Biol Chem 283:4439–4447
Huang PL, Dawson TM, Bredt DS, Snyder SH, Fishman MC (1993) Targeted disruption of the neuronal nitric oxide synthase gene. Cell 75:1273–1286
Brown C, Pan X, Hassid A (1999) Nitric oxide and C-type atrial natriuretic peptide stimulate primary aortic smooth muscle cell migration via a cGMP-dependent mechanism: relationship to microfilament dissociation and altered cell morphology. Circ Res 84:655–667
Ignarro LJ (2000) Nitric oxide, biology and pathobiology. Academic Press, San Diego, pp 300–380
Gally JA, Montague PR, Reeke GN Jr, Edelman GM (1996) The NO hypothesis: possible effects of a short-lived, rapidly diffusible signal in the development and function of the nervous system. Proc Natl Acad Sci USA 87:3547–3551
Gibson NJ, Rössler W, Nighorn AJ, Oland LA, Hildebrand JG, Tolbert LP (2001) Neuron-glia communication via nitric oxide is essential in establishing antennal-lobe structure in Manduca sexta. Dev Biol 240:326–339
Traister A, Abashidze S, Gold V, Plachta N, Karchovsky E, Patel K, Weil M (2002) Evidence that nitric oxide regulates cell-cycle progression in the developing chick neuroepithelium. Dev Dyn 225:271–276
Zhang R, Zhang L, Zhang Z, Wang Y, Lu M, Lapointe M, Chopp M (2001) A nitric oxide donor induces neurogenesis and reduces functional deficits after stroke in rats. Ann Neurol 50:602–611
Cui X, Chen J, Zacharek A, Roberts C, Yang Y, Chopp M (2009) Nitric oxide donor up-regulation of SDF1/CXCR4 and Ang1/Tie2 promotes neuroblast cell migration after stroke. J Neurosci Res 87:86–95