Long-term dispensation and molecular control of endogenous progenitor cells in adult primate telencephalon // Дългосрочна съдба и молекулен контрол на ендогенни прогениторни клетки в краен мозък на възрастни примати

Abstract

Ние приложихме модел на временна обща мозъчна исхемия на възрастни маймуни (макаки) чрез обратимо прекъсване на мозъчния кръвоток. De novo генерирани клетки в исхемични или контролни субекти бяха белязани с bromodeoxyuridine (BrdU), индикатор за ДНК синтеза. Впоследствие, ние изследвахме разпределение и фенотип на оцветени за BrdU клетки в няколко региона от крайния мозък, на различни интервали след исхемия. Исхемията доведе до значително увеличение на количествата de novo генерирани клетки в хипокампус, субвентрикулна зона, неокортекс и стриатум, но без подобен ефект върху парахипокампалния регион. В обонятелния булб, исхемията не доведе до промяна в нивата на пролиферация през първите две постисхемични седмици, но увеличение бе наблюдавано на по-дълги интервали. Мнозинството нови клетки извън герминативните центрове в хипокампус и субвентрикулна зона, бяха с глиален фенотип, докато неврони съставляваха не повече от 1 процент от тези клетки. Важно е да се отбележи, че в хипокампалния СЛ1 сектор, най-чувствителният на исхемия регион, нови неврони не бяха открити след исхемия. Повечето BrdU-позитивни клетки в герминативните центрове бяха с фенотип на прогенитори и значителна пропорция от тези прекурсори запази локализацията си, както и недиференциран фенотип месеци след увредата. Ние открихме клетки с прогениторен фенотип и в мозъчния паренхим, които може да са отговорни за ограничената по обем образувани нови неврони, както и за новообразуваните глиални клетки в стриатум и кортекс. В наши последващи експерименти, ние доказахме, че прогениторни клетки в субвентрикулната зона експресират express ембрионално регулирани транскрипторни фактори, вкл. Рах6, Emx2, Soxl-3, Ngnl, Dlxl,5 и 01igl,3, и че тези протеини се разпределят по специфичен начин в неврални (недиференцирани) или невронални прогенитори. Прогениторни клетки в същата герминативна зона експресираха и панел от растежни фактори и техни рецептори, свързани с ангиогенеза, вкл. VEGF и рецептора му Fltl, невротрофините NGF, BDNF и GDNF, и техни рецептори. Така представените данни предлагат молекулен фенотипен анализ на клетъчните фенотипове, съставящи субвентрикулната зона, и предполагат, че комплексна мрежа от вътрешни или външни за клетките сигнали участва в регулацията на неврогенеза в приматен мозък.

We applied the model of temporary total cerebral ischemia in adult monkeys (macaques) by means of reversible interruption of cerebral blood flow. De novo generated cells in ischemic or control subjects were labeled with bromodeoxyuridine (BrdU), an indicator of DNA synthesis. Subsequently, we investigated the distribution and phenotype of cells stained for BrdU in several regions of the cerebrum, at various intervals after ischemia. Ischemia lead to a significant increase in the quantities of de novo generated cells in the hippocampus, the subventricular zone, neocortex and striatum, but with no similar effect on the parahippocampal region. In the olfactory bulb, ischemia did not result in a change in the level of proliferation in the first two post ischemic weeks, but an increase was observed at longer intervals. The majority of new cells outside the germinal centers in the hippocampus and subventricular zone were with glial phenotype, while neurons comprised no more than 1 percent of these cells. Notably, no new neurons were observed in the hippocampal CA1 sector, the region exhibiting the highest vulnerability to ischemia. Within the germinative centers, most BrdU-labeled cells were of progenitor phenotype and a large proportion of these precursors sustained their existence in the niche for months after ischemia Within the brain parenchyma, cells with a progenitor phenotype were identified, and these might be responsible for the limited parenchymal neurogenesis as well as for the oligodendrogliogenes and astrogliogenesis in striatum and neocortex. We further showed that progenitor cells in the anterior subventricular zone (SVZa) express developmentally regulated transcription factors including Pax6, Emx2, Soxl-3, Ngnl, Dlxl,5 and Oligl,3 and these transcription factor proteins were segregated in either neural or neuronal precursors. Cells of the SVZa precursor niche expressed a panel of angiogenic and/or neurotrophic factors and their receptors, including VEGF and its receptor Fill, neurotrophic factors such as NGF, BDNF and GDNF, and their receptors. The presented data provide a molecular phenotypic analysis of cell types comprising adult monkey SVZa, and suggest that a complex network of cell-intrinsic and cell-extrinsic signals may regulate neurogenesis in the adult primate brain.