Обонятельный эпителий обонятельный нерв

Специальные афферентные волокна для восприятия обонятельных ощущений.

Анатомия

Обонятельная система состоит из обонятельного эпителия, обонятельных луковиц, обонятельных полосок и различных конечных отделов головного мозга, которые частично, хотя не исключительно, заняты обработкой обонятельной информации.

Обонятельные нервы, подобно зрительным нервам (II), отличаются от остальных ЧН тем, что в действительности являются проводящими путями ЦНС. И те и другие образованы не первичными, а вторичными чувствительными аксонами, а также включают клеточные элементы, как и ЦНС, и потому подвержены заболеваниям, поражающим центральную, а не периферическую нервную систему (например, образованию астроцитом, но не шванном).

Обонятельный эпителий

Обонятельный эпителий содержит следующие клеточные компоненты:

— Обонятельные клетки. Биполярные нейроны (

100 млн), заложенные в обонятельном эпителии в верхней части заднего отдела носовых ходов. Эти клетки имеют реснички, которые погружены в слизь, вырабатываемую боуменовыми железами, и оснащены специфическими мембранными протеинами – рецепторами для восприятия запахов.

— Поддерживающие клетки. Поддерживают обонятельные клетки.

— Базальные клетки. Стволовые клетки для новых обонятельных клеток, которые постоянно обновляются в течение жизни.

Обонятельные луковица и тракт.

— Обонятельные клетки посылают пучки немиелинизированных аксонов (собственно обонятельные нервы) сквозь решетчатую пластинку решетчатой кости для образования в обонятельной луковице синапсов с нейронами 2-го порядка

— Митральные клетки и кисточковые (пучковые) клетки – 2 вида вторичных обонятельных нейронов в обонятельной луковице. В местах образования синапсов с митральными и кисточковыми клетками образуются кластеры, называющиеся обонятельными клубочками. Гранулярные клетки (тормозные интернейроны) в обонятельных луковицах лишены аксонов, они образуют дендро-дендритные синапсы с митральными клетками.

— Обонятельный тракт включает в себя аксоны митральных и кисточковых клеток и проходит сзади в обонятельной борозде между прямой извилиной, располагающейся медиально, и орбитофронтальной извилиной, лежащей латерально.

В переднем продырявленном веществе он разделяется на латеральную, медиальную и промежуточную обонятельные полоски.

Обонятельные полоски

Обонятельный треугольник – треугольник, образованный латеральной и медиальной полосками.

Направление волокон латеральной обонятельной полоски:

— К переднему обонятельному ядру. Расположенное между обонятельной луковицей и трактом, оно получает волокна от кисточковых клеток и посылает аксоны либо к перекресту в передней комиссуре в направлении противоположного обонятельного ядра и обонятельной луковицы, либо к ипсилатеральным обонятельным корковым областям.

— К первичной (грушевидной) обонятельной коре (латеральная обонятельная извилина: располагается от латеральной обонятельной полоски до миндалины), а также к периамигдалярной коре. Это первичный обонятельный проводящий путь.

Затем волокна проходят от грушевидной (первичной обонятельной) коры к следующим структурам:

— К энторинальной (вторичной обонятельной) коре, к гиппокампу, островку и лобной доле в составе крючковидного пучка.

— К миндалине, латеральному преоптическому ядру гипоталамуса и ядру диагонального пучка.

— К медиодорсальному ядру таламуса, к орбитофронтальной коре (для сознательного анализа запаха; филогенетически более молодой проводящий путь).

Медиальная обонятельная полоска.

Ее волокна направляются в область перегородки (субкаллезную область и паратерминальную извилину; также называется медиальной обонятельной областью).

Через свои связи с лимбической системой этот филогенетически более старый путь опосредует эмоциональные и вегетативные реакции на запах.

Промежуточная обонятельная полоска.

Направляется к переднему продырявленному веществу (промежуточная обонятельная область) между обонятельным треугольником (образованным латеральной и медиальной полосками) и зрительным трактом.

Обонятельные луковицы, тракты, полоски, переднее обонятельное ядро и грушевидная кора.

Переднее продырявленное вещество

Ограничено медиальной и латеральной обонятельными полосками спереди, зрительным трактом – медиально и диагональным пучком Брока – сзади. Через него проходят перфорирующие сосуды.

Диагональный пучок (диагональная полоска) Брока.

Тракт, образованный белым веществом, идущий от ядер перегородки к миндалине, соединяет все 3 обонятельные области (медиальную, промежуточную и латеральную).

Эфферентные волокна от обонятельных областей проходят в следующих структурах:

— медиальном переднемозговом пучке – от всех 3 обонятельных областей к гипоталамусу и ретикулярной формации ствола головного мозга;

— мозговой полоске таламуса – от обонятельных областей к ядру уздечки (эпиталамус);

— краевой полоске – от миндалины к переднему отделу гипоталамуса и преоптической области. Гипоталамус передает обонятельную информацию в ретикулярную формацию, верхнее и нижнее слюноотделительные ядра (для выделения слюны в ответ на запахи) и дорсальное двигательное ядро Х ЧН (для ускорения перистальтики и повышения желудочной секреции).

Потеря обоняния (аносмия) может быть обусловлена повреждением любого участка обонятельного анализатора – от обонятельного эпителия, обонятель-ной луковицы, обонятельных трактов до центральных структур (задней орби-

Односторонняя аносмия указывает на расположение очага проксимально от грушевидной коры (имеющей двустороннее представительство).

Виды

Нарушения, вызывающие аносмию

I. Инфекционные и воспалительные процессы.

Воспалительные заболевания носовых ходов и придаточных пазух (ринит, синусит, синоназальный полипоз). Заложенность носа препятствует контакту одорантов с воспринимающими рецепторами.
Вирусные инфекции (например, грипп) (предположительно из-за отека слизистой оболочки носа).
Базальный менингит.
Нейросаркоидоз.

II. Токсические (например, постоянное курение).

III. Травматические. В результате закрытой ЧМТ с переломом или без перелома решетчатой пластинки решетчатой кости. Вследствие травмы нити обонятельных аксонов могут быть разорваны в области прохождения сквозь решетчатую пластинку.

Врожденное отсутствие обонятельных рецепторов.

2. Синдром Каллманна – наследственная аносмия с гипогонадотропным гипогонадизмом (аносмия, связанная с недоразвитием обонятельных луковиц).

Болезнь Альцгеймера.

2. Хорея Гентингтона.

3. Болезнь Паркинсона.

4. Синдром Дауна.

5. Корсаковский синдром (в связи с поражением медиодорсального отдела таламуса).

Объемные процессы в ПЧЯ (особенно менингиомы).

2. Эстезионейробластомы (обонятельные нейробластомы) возникают в верхнем отделе носовой полости, проявляются аносмией, заложенностью носа, носовыми кровотечениями.

Последствия лучевой терапии.

2. Последствия хирургического вмешательства (в области передней части основания черепа или височной лобэктомии).

Нарушения, сопровождающиеся паросмией и какосмией

Паросмия – извращенное обоняние, какосмия – ложное восприятие неприятных запахов. Обычно возникают после закрытой ЧМТ, в рамках психического заболевания (обонятельные галлюцинации) или сложных парциальных судорожных припадков.

Гиперосмия (усиленное обоняние) встречается при мигрени или недостаточности коры надпочечников (болезнь Аддисона).

Дефицит цинка и витамина А может вызвать гипосмию (снижение обоняния) и паросмию в сочетании с гипогевзией (снижение вкусовых ощущений) и дисгевзией (искажение вкусового восприятия).

Обонятельные галлюцинации

Наблюдаются при височных (унцинатных) эпилептических припадках, шизофрении и депрессии.

Клинический пример #1.

40-летняя женщина жалуется на аносмию, носовые кровотечения и заложенность носа.

Диагноз: Обонятельная нейробластома (эстезионейробластома).

2. Другие первичные опухоли околоносовых пазух, такие как плоскоклеточный рак, недифференцированный рак носа и околоносовых пазух, злокачественная опухоль малой слюнной железы (уточнение характера опухоли требует морфологического исследования).

3. Лимфома (может быть неразличимой, но часто отличается более инфильтративным характером роста с менее массивным основным образованием).

Эстезионейробластома

Эпидемиология: редкая опухоль. На ее долю приходится около 3% всех интрана зальных опухолей. Мужчины и женщины болеют примерно с одинаковой частотой.

Бимодальное возрастное распределение, больший пик – в позднем зрелом возрасте (>50 лет).

Клинические проявления: развивается из базальных клеток обонятельной слизистой оболочки решетчатой пластинки и проявляется обычно заложенностью носа, носовыми кровотечениями, аносмией и головной болью.

К моментуобращения к врачу опухоль обычно достигает больших размеров. Выраженный внутричерепной рост имеет место приблизительно в 30% случаев, но микроскопическое поражение ТМО над решетчатой пластинкой отмечается почти всегда. С течением заболевания возможно метастазирование в шейные лимфатические узлы, в том числе и в достаточно удаленные, однако метастазы редко наблюдаются при первом обращении.

Визуализация: На Т1- и Т2-взвешенных изображениях обычно отмечается сигнал средней интенсивности. После введения препарата гадолиния обычно наблюдается интенсивное и гомогенное накопление контрастного средства.

Патологическая анатомия: Относится к семейству примитивных нейроэктодермальных опухолей. Плотноклеточная, с мелкими округлыми клетками. Типичны розетки Гомера Райта (в центре располагается фибриллярный матрикс с радиально выстроенными ядрами) и псевдорозетки (вокруг кровеносных сосудов).

Лечение: В основном хирургическое (резекция переднего отдела основания черепа) и лучевая терапия, хотя некоторые специалисты предпочитают назначение химиотерапии в сочетании с лучевой терапией. При тотальной резекции с дальнейшим лечением прогноз благоприятный.

Клинический пример #2

15-летний подросток обратился к врачу в связи с задержкой полового созревания; была выявлена аносмия.

Диагноз: Синдром Каллманна.

Эпидемиология: Распространенность заболевания составляет 1 случай на 10 000 мужчин и 1 случай на 50 000 жен щин.

Клинические проявления. Гипогонадотроп ный гипогонадизм и аносмия или гипосмия. Пациенты жалуются на задержку полового развития, бесплодие, крипторхизм, аносмию или гипосмию, иногда отмечают другие врожденные аномалии.

Визуализация: Лучше всего аплазия или гипоплазия обонятельных луковиц, трактов и борозд выявляется при выполнении МРТ в корональной проекции. Местами бывают видны мягкотканные образования в области между передним мозгом и верхней частью свода носа, представляющие собой, главным образом, скопления диспластических, остановившихся в развитии нейронов.

Патологическая анатомия: Сцепленное с Х-хромосомой заболевание, вызывающее нарушение развития и миграции нейронов и поддерживающих клеток обонятельного эпителия.

Лечение: Для устранения гипогонадизма возможно назначение заместительной гормональной терапии.

Клинический пример #3

50-летняя женщина жалуется на изменения личности, аносмию и правостороннюю потерю зрения. При осмотре выявляются правосторонние аносмия и атрофия зрительного нерва и застойный ДЗН слева.

Диагноз: синдром Каллманна

Синдром Каллманна

Эпидемиология: Распространенность заболевания составляет 1 случай на 10 000 мужчин и 1 случай на 50 000 жен щин.

Клинические проявления: Гипогонадотропный гипогонадизм и аносмия или гипосмия. Пациенты жалуются на задержку полового развития, бесплодие, крипторхизм, аносмию или гипосмию, иногда отмечают другие врожденные аномалии.

Лечение: Для устранения гипогонадизма возможно назначение заместительной гормональной терапии.

Клинический пример #4

36-летний мужчина с травмой головы в анамнезе обратился по поводу воспалительного заболевания околоносовых пазух; в ходе обследования обнаружена аносмия.

Диагноз: Вторичная энцефаломаляция в результате перенесенной травмы обонятельного аппарата и нижних отделов лобных долей.

Травматическое повреждение головного мозга

Эпидемиология: В США регистрируется как минимум 1,4 млн случаев травматического повреждения головного мозга в год, влекущих за собой ежегодно 50 000 смертей и 80 000–90 000 случаев пожизненной инвалидизации.

Бимодальное возрастное распределение: чаще встречается в возрасте 15–24 и >75 лет.

Клинические проявления: Немедленными следствиями могут быть перелом черепа, паренхиматозная гематома, эпидуральная гематома, субдуральная гематома, диффузное аксональное повреждение, субарахноидальное кровоизлияние, внутрижелудочковое кровоизлияние, отёк мозга и внутричерепная гипертензия.

Отдаленными последствиями ЧМТ могут быть энцефаломаляция, посттравматическая эпилепсия, постконтузионный синдром, пневмоцефалия, внутричерепная гипотензия, парезы ЧН, гидроцефалия и стойкие личностные или когнитивные изменения.

Травма в области ПЧЯ особенно часто сопровождается посттравматической аносмией, связанной как с повреждением обонятельных нервов, так и с истечением ЦСЖ вследствие перелома решетчатой пластинки или других отделов передней части основания черепа.

Визуализация: Зависит от типа и тяжести ЧМТ. Типичной локализацией травм являются нижние части лобных и передние части височных долей. В острой стадии обычно выявляются экстрааксиальные геморрагические очаги, паренхиматозные очаги ушиба и переломы костей черепа. Если травма давняя, то наблюдается неспецифическая энцефаломаляция.

В случае посттравматической аносмии лучшим методом визуализации для оценки тяжести травмы обонятельного аппарата и нижних частей лобных долей является МРТ. Истечение ЦСЖ лучше оценивать при помощи КТ, выполненной в корональной проекции, с использованием тонких срезов в режиме костного окна. Наличие и участок истечения ЦСЖ можно подтвердить путем интратекальной инстилляции контрастного средства или при помощи радиоизотопного исследования.

Патологическая анатомия: Ушибы коры приводят к локализованным кровоизлияниям и тканевому некрозу. Травмы инерционного типа нередко приводят к диффузному аксональному поражению с повреждением аксонов в виде аксональных шаров, с последующим развитием валлеровской дегенерации. Внутричерепная гипертензия, посттравматические эпилептические приступы и метаболические расстройства могут приводить к вторичному повреждению нейронов.

Лечение: Лечения посттравматической аносмии не существует. В отношение других нарушений показаны когнитивная терапия, физиотерапия и проведение занятий с логопедом.

Количественные характеристики обоняния человека исследует наука ольфактометрия. Восприятие запахов нельзя измерить непосредственно. Вместо этого используют непрямые методы, такие как оценка интенсивности (как сильно ощущается запах?), определение порога восприятия (то есть при какой силе запах начинает ощущаться) и сравнение с другими запахами (на что похож данный запах?). Обычно наблюдается прямая зависимость между порогом восприятия и чувствительностью.

Существует большая группа нарушений работы обонятельного анализатора, а также индивидуальная сниженная чувствительность к запахам, иногда доходящая до аносмии.

Американские учёные Ричард Аксель и Линда Бак получили в 2004 году Нобелевскую премию за исследование обоняния человека [1] .

Запаховыми апеллянтами, аттрактантами, пахучими приманками именуются вещества, привлекающие животных своим запахом. Телергонами и феромонами — химические вещества, выделяемые животным в окружающую среду для воздействия, на другие организмы. Мускусами условно называли секреты специфических кожных желез, обычно имеющие сильный запах. Последние для краткости иногда именовали пахучими железами. К продуктам экскреции могут быть отнесены слюна, мускусы и т. д.; а также урина (моча) и экскременты. Под маркировочной активностью понимается поведение зверей, связанное с оставлением пахучих отметок продуктами экскреции, мускусами и т. д.

Эволюция обоняния

Связь обоняния у человека с полом

Обоняние зависит от пола, и женщины обычно превосходят мужчин по чувствительности, узнаванию и различению запахов. [3] [4] [5] [6] [7] В очень небольшом количестве работ отмечено превосходство мужского пола. [8] [9] [10] В исследовании Тулуза и Вахида было обнаружено, что женщины могли лучше мужчин определять запахи камфоры, цитрала, розовой и вишневой воды, мяты и анетола. [11] Аналогичные результаты были получены в ряде последующих работ. [12] [4] [13] ЛеМагнен обнаружил, что женщины были более чувствительны к запаху тестостерона, но не обнаружил различий к запахам сафрола, гуаякола, амилсалицилата и эвкалипта. [14] Более поздние исследования обнаружили различия к запахам многих веществ включая цитрал, амилацетат, производные андростенона, экзалтолид, фенилэтиловый спирт, m-ксилен и пиридин. [15] [16] [17] Колега и Костер провели эксперименты с несколькими сотнями веществ. У девяти веществ порог обоняния был ниже у женщин. Они также обнаружили, что девочки превосходили мальчиков по ряду тестов различения запахов. [16]

Известно, что обоняние женщин, не принимающих гормональных противозачаточных средств, меняется в течение менструального цикла. Наиболее острым обоняние делается в период незадолго до и после овуляции, например чувствительность к мужским феромонам возрастает в тысячи раз. [18] У женщин же, принимающих противозачаточные таблетки, обоняние остается постоянным на протяжении всего цикла. В исследовании приняли участие женщины от 18 до 40 лет, которым было предложено различить запахи аниса, мускуса, гвоздики, нашатыря и цитруса.

Связь обоняния у человека с возрастом

У новорожденных младенцев обоняние развито сильно, но за один год жизни оно теряется на 40-50 %. Исследование проведенное на основе опроса 10.7 млн человек показало уменьшение чувствительности обоняния с возрастом по всем 6 исследованным запахам. [19] Способность к различению запахов также уменьшалась. Влияние возраста было более значимо, чем влияние пола, причем женщины сохраняли обоняние до более старшего возраста, чем мужчины. [20]

Было показано, что с возрастом происходит атрофия обонятельных волокон и их количество в обонятельном нерве неуклонно уменьшается (таблица). [21] [22]

Возрастная динамика атрофии волокон обонятельного нерва у человека

Возраст (годы)	Количество атрофированных волокон
0-15	8
16-30	20
31-45	33
46-60	57
61-75	68
76-91	73

Латерализация обоняния

Первичная обработка сигналов из стимулированной ноздри происходит на той же стороне тела (ипсилатерально), при этом связанные с обонянием области в коре являются прямой проекцией участков обонятельного эпителия.

Изучение абсолютной чувствительности во многих случаях обнаруживало конфликтные результаты. При определении порога восприятия, левая ноздря была более чувствительна у леворуких испытуемых, тогда как правая ноздря—у праворуких. [23] Кэйн и Гент обнаружили большую чувствительность правой ноздри независимо от рукости, [24] однако в работах других авторов не было найдено никаких различий. [25] [26] [27] В двух последних работах авторы использовали фенилэтиловый спирт, для которого характерна слабая активность в отношении тройничного нерва. [28] На результаты экспериментов также может влиять переключение доминантности ноздрей в течение дня каждые 1.5-2 часа. Можно заключить, что правая ноздря обладает несколько большей чувствительностью по крайней мере у праворуких.

Результаты по различению запахов также как и по абсолютной чувствительности неоднозначны, но говорят о некотором превосходстве правой ноздри. Ряд авторов обнаружили преимущество правой ноздри независимо от рукости. [29] [30] Однако другие авторы обнаружили преимущество левой ноздри у леворуких испытуемых. [31] В работе Савика и Берглунда преимущество правой ноздри было установлено только для знакомых запахов, [32] тогда как Броман показал её преимущество также и для незнакомых запахов. [33] Преимущество правой ноздри было показано при изучении категоризации запахов по интенсивности, хотя эти результаты были достоверны только для женщин. [34]

Различия между полушариями в распознавании запахов были более последовательны. Так пациенты с поражениями правого полушария распознавали запахи хуже пациентов с поражениями левого полушария, что может говорить о превосходстве правого полушария. [35] [36] [37] В тестах по словесному и визуальному распознаванию запахов на здоровых испытуемых, когда первый стимул (запах) предлагался обеим сторонам, время реакции было меньше когда второй стимул (слово или картинка) предлагался правому полушарию по сравнению с левым. [38] Олсон и Кэйн обнаружили только более короткий ответ правой ноздри на предлагаемые запахи и не обнаружили разницы в совершенстве памяти. [39] Другие авторы не обнаружили никаких различий в распознавании запахов. [40] [41]

Пациенты с разобщенными полушариями могли словесно распознавать запахи предлагаемые только левой ноздре и могли распознавать запахи, предлагаемые правой ноздре невербально. При этом левое полушарие имело преимущество как в вербальном, так и в невербальном распознавании запахов. [42]

Обонятельная система имеет следующие уникальные черты:
1. Тела первичных чувствительных нейронов расположены на поверхностном эпителии.
2. Аксоны первичных эфферентных нейронов входят непосредственно в кору, афферентные нейроны второго порядка отсутствуют.
3. Первичные афферентные нейроны постоянно обновляются, синтезируясь из базальных клеток.
4. Путь к корковым центрам лобной доли идет исключительно по своей стороне.

Обонятельная система состоит из обонятельного эпителия и обонятельных нервов, обонятельных луковиц и путей, а также нескольких участков обонятельной коры.

а) Обонятельный эпителий. Обонятельный эпителий выстилает верхнюю 1/5 часть латеральной стенки носа и перегородки носа. Эпителий состоит из трех типов клеток.

1. Обонятельные нейроны. Это биполярные нейроны, дендриты которых распространяются до поверхности эпителия, а немиелинизированные аксоны формируют обонятельный нерв. Дендриты покрыты неподвижными ресничками, которые содержат рецепторы к определенным молекулам. Аксоны проходят вверх через ситовидную пластинку решетчатой кости и входят в обонятельные луковицы. Аксоны (примерно по 3 млн. с каждой стороны) с окружающими их шванновскими клетками объединены в пучки, которые, в свою очередь, образуют обонятельный нерв.

2. Между биполярными нейронами расположены поддерживающие клетки.

3. Между двумя клетками двух предыдущих типов находятся базальные стволовые клетки. Уникальность обонятельных биполярных нейронов состоит в том, что они постоянно растут, разрушаются и замещаются новыми нейронами. Базальная стволовая клетка превращается в молодой биполярный обонятельный нейрон, срок жизни которого составляет около одного месяца. С возрастом процесс обновления постепенно замедляется. Это объясняет тот факт, что у пожилых людей обоняние становится менее острым.

б) Обонятельная луковица. Обонятельная луковица состоит из трехслойного аллокортекса, окружающего место начала обонятельного пути. Основные корковые нейроны в этой области — митральные (пучковые) клетки (около 50000), которые принимают обонятельные волокна и дают начало обонятельному пути.

Центральные связи. Аксоны митральных клеток проходят в центре обонятельного пути. Перед передним продырявленным веществом обонятельный путь разделяется на медиальную и латеральную обонятельные полоски.

Медиальная полоска содержит аксоны, идущие от переднего обонятельного ядра, которое состоит из мультиполярных нейронов, рассеянных по обонятельному пути. Некоторые из этих аксонов подходят к области перегородки в составе диагонального пучка. Другие в области передней комиссуры пересекают среднюю линию и тормозят активность митральных клеток противоположной луковицы (путем возбуждения гранулярных клеток). За счет этого происходит относительное усиление работы уже активных луковиц, что позволяет предположить расположение источника запаха.

Латеральная обонятельная полоска заканчивается в грушевидной доле передней височной коры. К грушевидной доле человека относят корковую часть миндалевидного тела, крючок, передний конец парагиппокампальной извилины. Высший центр распознавания запахов — задняя часть орбитофронтальной коры, которая связана с грушевидной долей через дорсальное медиальное ядро таламуса.

Медиальный пучок переднего мозга связывает обонятельные участки коры с гипоталамусом и стволом мозга. Эти связи обусловливают возникновение вегетативных реакций, таких как слюноотделение и сокращение желудка, а также реакции пробуждения (посредством ретикулярной формации).

Головной мозг, вид снизу. Показаны обонятельные области коры.

в) Нарушения обоняния. В ходе рутинной проверки обоняния больного просят определить какой-нибудь сильный запах, например шоколада или кофе, сначала одной половиной носа, затем второй. Одностороннее отсутствие обоняния (аносмия) пациент может не замечать, его выявляют только при целенаправленном исследовании.

При двусторонней аносмии пациенты могут жаловаться на снижение вкуса, поскольку вкусовые ощущения во многом зависят от запаха летучих частиц пищи. В таких случаях восприятие четырех основных вкусов не нарушено (сладкое, соленое, кислое, горькое). Причиной односторонней аносмии может быть менингиома, сдавливающая обонятельные луковицы или обонятельный путь. Аносмия может также стать следствием черепно-мозговой травмы с переломом передней черепной ямки. В таких случаях аносмия служит симптомом, который позволяет заподозрить наличие перелома; необходимо также проведение исследования на предмет истечения ликвора из полости носа.

Обонятельная аура — типичный начальный признак ункусной эпилепсии.

- Вернуться в оглавление раздела "Неврология."

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 23.11.2018

В целях выявления биологических основ нейропсихиатрических расстройств , в настоящее время используются несколько типов биологических образцов человека, включая посмертный мозг, спинномозговую жидкость, кровь, фибробласты и генно-инженерные клетки, такие как индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки и индуцированные нейрональные (iN) клетки.

Модели клеток / тканей, полученные из обонятельного эпителия (OE), можно рассматривать в качестве многообещающей суррогатной системы для изучения молекулярных механизмов, связанных с нейропсихиатрическими расстройствами. В частности , такая ткань полезна при анализе изменений в процессе развития нервной системы, реакции на стресс и регуляции экспрессии генов / белков.

Обонятельный эпителий сохраняет свою способность к нейрогенезу и регенерации на протяжении всей жизни благодаря наличию нервных стволовых клеток и их предшественников. Таким образом, как зрелые нейроны, так и предшественники нейронов могут быть получены из обонятельного эпителия без необходимости генетического перепрограммирования. Кроме того, обонятельный эпителий является высоко масштабируемым ресурсом в трансляционных настройках. Напомним читателю Блога , что обонятельные дисфункции могут представлять собой спектр симптомов, связанных с шизофренией , и было предложено считать их эндофенотипом или преморбидным маркером этого психического расстройства. Поскольку несколько областей мозга (например, вентромедиальная височная кора и префронтальная кора) опосредуют процесс обоняния, можно предположить, что функциональные дефициты могут быть приписаны, по крайней мере частично, центральным нарушениям в этих регионах. Можно также предположить , что обонятельные клетки пациентов также имеют определенные молекулярные и клеточные дефициты при шизофрении, а периферийная обонятельная система может также способствовать этим дисфункциям.

Обонятельный эпителий и лежащая в его основе собственная пластинчатая оболочка состоят из обонятельной слизистой оболочки, обычно расположенной дорсально и сзади в носовой полости у млекопитающих. Обонятельный эпителий представляет собой псевдостратифицированный эпителий, который содержит несколько типов клеток, включая нейроны обонятельных рецепторов (ORNs), базальные клетки и сустентакулярные (поддерживающие) клетки . ОRNs - это сенсорные нейроны, которые проецируют свои аксоны на обонятельную луковицу через обонятельный нерв. Зрелые и незрелые (переходные) ORN расположены в промежуточном слое обонятельного эпителия, и , причем , эти клетки непрерывно замещаются нейрогенезом в течение всей взрослой жизни человека. Интересно, что этот процесс регулируется теми же факторами роста, которые контролируют нейрогенез в центральной нервной системе, такими как эпидермальный фактор роста (EGF) и фактор роста фибробластов (FGF2) .

Базальный слой, прилегающий к базальной мембране, содержит базальные клетки. Обонятельный эпителий сохраняет способность к нейрогенезу и регенерации на протяжении всей жизни благодаря присутствию этих нейрокомпетентных стволовых и прогениторных клеток.

Нейронные стволовые клетки / клетки-предшественники переднего мозга обычно растут in vitro в виде сфер и используются в качестве суррогатного типа клеток для изучения нервных стволовых клеток / клеток-предшественников. Аналогичным образом, были созданы методы культивирования обонятельного эпителия человека для создания популяций митотически активных нейральных предшественников, которые формируют нейросферы. Полученные обонятельные нейросферы и их производные клетки являются мультипотентными и способны к самообновлению и могут дифференцироваться в нейроны и глию.

Биопсии обонятельной слизистой оболочки, включая обонятельный эпителий и собственную пластинку слизистой оболочки, диссоциируют и выращивают в течение 3 дней в модифицированной Дульбекко среде Игла (DMEM) / F12, дополненной 10% фетальной бычьей сывороткой (FBS). Затем первичные культуры переносят в колбы, покрытые поли-L-лизином, и инкубируют в DMEM / F12, содержащей EGF (50 нг / мл) и FGF2 (25 нг / мл). Как только кластеры клеток прикрепляются к чашке для культивирования, некоторые клетки всплывают с поверхности, образуя нейросферы. чашке для культивирования, некоторые клетки всплывают с поверхности, образуя нейросферы.Свободно плавающие нейросферы затем собирают, диссоциируют и размножают в DMEM / F12 с помощью 10% FBS (клеток, происходящих из нейросферы).

Культуры обонятельной нейросферы человека экспрессируют клеточные маркеры, включая CD105 (маркер мезенхимальных стволовых клеток), CD73 (маркер мезенхимальных стволовых клеток), органический переносчик катионов / карнитина 4 (OCT4) (маркер эмбриональных стволовых клеток), нестин ( Nestin) (маркер нервных стволовых клеток) и β -тубулин III (маркер незрелого нейрона). Важно отметить, что их профили экспрессии генов стабильны между пассажами с 7 по 25 и более 100 дней in vitro. Обратите внимание, что обонятельная собственная пластинка расслаивается на обонятельной слизистой оболочке, также образует сферы и приводит к образованию костных клеток и нейронов. Действительно, обонятельные стволовые клетки собственной пластинки имеют общие мембранные маркеры со стволовыми клетками костного мозга и называются обонятельными эктомезенхимальными стволовыми клетками. Обонятельные сферы человека экспрессируют маркеры клеток-предшественников олигодендроцитов.

Шизофрения

Исследование с использованием обонятельных клеток, очищенных методом пересаживания, показало увеличение экспрессии miR-382 при шизофрении по сравнению с контрольными клетками. Кроме того, эти клетки показали измененные уровни метилирования гистонов в нескольких группах генов, вовлеченных в клеточную защиту от окислительного стресса, что указывает на потенциальную роль окислительного стресса в патогенезе шизофрении. Культивируемые клетки, полученные с помощью мазка из носовой полости , показали измененную микротрубочковую организацию, а также снижение функции Ca 2+ каналов 2+ L-типа у больных шизофренией по сравнению с контрольной группой. Культура эксплантата ольфакторного эпителия (недиссоциированная) от пациентов с шизофренией показала повышенную стабильность микротрубочек и больший процент клеток с интактными микротрубочками, а также более высокое соотношение митотических клеток к умирающим и молчащим клеткам. Кроме того, эта культура эксплантата ольфакторного эпителия показала дифференциальную экспрессию в генах, вовлеченных в неселективный везикулярный транспорт, рекомбинацию ДНК, сплайсинг РНК и пролиферацию клеток .

Обонятельная ткань дает представление ооб особенностях развития нервной системы. Например, при использовании нейронных слоев от биопсии ольфакторного эпителия, обогащенной LCM, было обнаружено, что путь SMAD подавляется и потенциально связан с когнитивным дефицитом при шизофрении. Также наблюдалось значительное снижение плотности p75-NGFR-позитивных базальных клеток в носовых биопсиях обнятельного эпителия больных шизофренией , что свидетельствует о нарушении регуляции в развитии ORN.

Далее было высказано предположение, что недостаток трофической поддержки аксональных мишеней в обонятельной луковице или дефицит внутренних факторов, контролирующих дифференцировку, могут способствовать прогредиентности шизофрении. Наконец, аномалии в экспрессии протеогликанов хондроитинсульфата, приводящие к нарушению разрастания аксонов и направленности ORN, также были зарегистрированы в посмертной ткани ольфакторного эпителия больных шизофренией.

Психические расстройства детского возраста

На молекулярном уровне было обнаружено, что молекула кофактора сульфуразы (MOCOS), участвующая в пуриновом метаболизме, подавляется в назальных обонятельных стволовых клетках, выделенных из назальных биопсий взрослых с аутизмом. При синдроме Ретта, который обусловлен мутацией в гене метил-CpG-связывающего белка 2 ( MECP2 ), биопсия ОRN, содержащих эпителий носа, выявила несколько аномалий по сравнению с контрольной группой, включая дисморфные нейроны, а также повышенное соотношение незрелых к зрелым нейроны. Наконец, непрерывные клеточные линии обонятельных нейробластов были использованы для изучения мутации хрупкой Х умственной отсталости 1 (FMR1) у пациентов с синдромом хрупкой Х хромосомы.

Биполярное аффективное расстройство

Некоторые аномалии in vitro наблюдались в нервных клетках, полученных из ольфакторного эпителия , у пациентов с биполярным расстройством (BD), такие как изменения во внутриклеточной передаче сигналов кальция в ORN ( такань из биопсии ), и более высокое отношение процесса гибелди клеток к живым клеткам в обонятельных нейроэпителиальных культурах по сравнению с контролем. Более того, в последнем исследовании профилирование экспрессии генов в обонятельных нейроэпителиальных культурах выявило, что 210 генов были дифференциально экспрессированы у пациентов с биполярным расстройством, со сниженной экспрессией пяти генов, участвующих в передаче сигналов фосфатидилинозитола или связанных с ним сигналов. Наконец, платформа с использованием биопсии носа в сочетании с LCM показала влияние обработки литием на экспрессию гена гликогенсинтазкиназы-3 бета.

Читайте также: