Sternzellen sind Neuronen des zentralen Nervensystems , die ihren Namen ihrer sternförmigen Gestalt verdanken, welche durch dendritische Fortsätze entsteht, die vom Zellkörper ausgehen. Diese Zellen spielen eine wichtige Rolle bei verschiedenen Hirnfunktionen, darunter der Hemmung im Kleinhirn und der Erregung im Kortex , und sind an der synaptischen Plastizität und der neurovaskulären Kopplung beteiligt .

Morphologie

Sternzellen zeichnen sich durch ihre sternförmigen Dendritenbäume aus. Die Dendriten können zwischen verschiedenen Neuronen variieren; Sternzellen können entweder mit Stacheln besetzt oder stachellos sein. Im Gegensatz dazu sind Pyramidenzellen , die ebenfalls in der Großhirnrinde vorkommen, stets mit Stacheln besetzt und pyramidenförmig. Die Klassifizierung von Neuronen hängt häufig vom Vorhandensein oder Fehlen von Dendritenstacheln ab: Neuronen mit Stacheln werden als stachelig, solche ohne Stacheln als stachellos klassifiziert.

Arten und Standorte

Kleinhirn

Viele Sternzellen sind GABAerg und befinden sich in der Molekularschicht des Kleinhirns . [ 1 ] Die häufigsten Sternzellen sind inhibitorische Interneurone in der oberen Hälfte der Molekularschicht des Kleinhirns. Diese Zellen bilden Synapsen mit den Dendritenbäumen der Purkinje-Zellen und senden inhibitorische Signale. [ 2 ] Sternzellen entstehen aus sich teilenden Vorläuferzellen in der weißen Substanz des postnatalen Kleinhirns.

Kortikal

Sternzellen finden sich auch im Kortex. Kortikale sternförmige Zellen mit Stacheln befinden sich in der Schicht IVC des primären visuellen Kortex [ 3 ] , und im somatosensorischen Barrel-Kortex von Mäusen und Ratten sind glutamaterge ( exzitatorische ) sternförmige Zellen mit Stacheln in Schicht 4 des Barrel-Kortex organisiert [ 4 ] . Diese Zellen empfangen exzitatorische synaptische Fasern vom Thalamus und leiten die erregende Aktivität in die Schichten 2/3 des primären visuellen Kortex zu Pyramidenzellen weiter. Kortikale sternförmige Zellen mit Stacheln weisen ein regelmäßiges Aktivitätsmuster auf.

Andere Standorte

GABAerge sternförmige Zellen ohne Dornfortsätze finden sich auch im somatosensorischen Kortex . Aufgrund ihrer GABAergen Aktivität können diese Zellen immunhistochemisch mit Glutamatdecarboxylase (GAD) markiert werden und kolokalisieren gelegentlich mit Neuropeptiden. [ 5 ]

Entwicklung

Sternzellen und Korbzellen entstehen zusammen mit Purkinje-Zellen und Bergmann-Gliazellen in der Kleinhirnventrikularzone (CVZ) . [ 6 ] : 283 [ 7 ] Diese Zellen durchlaufen während ihrer Migration einen ähnlichen Weg: Sie beginnen in der tiefen Schicht der weißen Substanz, wandern durch die innere Körnerschicht (IGL) und die Purkinje-Zellschicht (PCL) bis zur Molekularschicht. [ 6 ] : 284 In der Molekularschicht verändern die Sternzellen, geleitet von Bergmann-Gliazellen , ihre Orientierung und Position, bis sie ihren endgültigen Platz erreichen . [ 8 ]

Funktion

Sternzellen empfangen exzitatorische postsynaptische Potenziale (EPSCs) von Parallelfasern. Die Eigenschaften dieser EPSCs hängen vom Muster und der Frequenz der präsynaptischen Aktivität ab und beeinflussen somit Ausmaß und Dauer der Inhibition im Kleinhirnrindenbereich. [ 9 ] Synapsen zwischen Parallelfasern und Sternzellen weisen Plastizität auf, die langfristige Veränderungen der synaptischen Effektivität ermöglicht. Diese synaptische Plastizität kann sowohl an Parallelfaser-Sternzell-Synapsen als auch an Parallelfaser-Purkinje-Zell-Synapsen auftreten, was auf eine Rolle beim motorischen Lernen im Kleinhirn hindeutet. [ 10 ]

Neurovaskuläre Kopplung

Kleinhirnsternzellen spielen auch eine entscheidende Rolle bei der neurovaskulären Kopplung . Die elektrophysiologische Stimulation einzelner Sternzellen reicht aus, um Stickstoffmonoxid (NO) freizusetzen und eine Erweiterung der Blutgefäße zu induzieren. [ 11 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Rubenstein J, Rakic ​​P (2013). Patterning and Cell Type Specification in the Developing CNS and PNS: Comprehensive Developmental Neuroscience . Elsevier Science. S. 215. ISBN 978-0-12-397265-1Die
  2. ^ Chan-Palay V, Palay SL (01.01.1972). „Die Sternzellen der Kleinhirnrinde der Ratte“. Zeitschrift für Anatomie und Entwicklungsgeschichte . 136 (2): 224–248 . doi : 10.1007/BF00519180 . PMID 5042759 . S2CID 8003308 .  
  3. ^ da Costa NM, Martin KA (Februar 2011). „Wie der Thalamus mit den sternförmigen Stachelzellen im visuellen Kortex der Katze verbunden ist“ . The Journal of Neuroscience . 31 (8): 2925–2937 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.5961-10.2011 . PMC 6623786. PMID 21414914 .  
  4. ^ Petersen CC (Oktober 2007). „Die funktionelle Organisation des Barrel-Kortex“ . Neuron . 56 (2): 339–355 . doi : 10.1016/j.neuron.2007.09.017 . PMID 17964250 . 
  5. ^ Conn PM (2008). Neurowissenschaften in der Medizin (3. Aufl.). Beaverton, OR: Humana Press. ISBN 978-1-60327-454-8Die
  6. ^ a b Munz M, Ruthazer ES (2013). Comprehensive developmental neuroscience. Cellular migration and formation of neuronal connections (First ed.). Elsevier Science & Technology. p. 283. ISBN 978-0-12-397266-8Die
  7. ^ „Kleinhirnventrikuläre Zone – Zelluläre Entwicklung, Funktion und Anatomie“ . LifeMap Sciences, Inc.
  8. ^ Rubenstein J (06.05.2013). Musterbildung und Zelltypspezifizierung im sich entwickelnden ZNS und PNS: Umfassende Entwicklungsneurowissenschaft . Elsevier Science & Technology. ISBN 978-0-12-397348-1Die
  9. ^ Rancillac A, Barbara JG (Mai 2005). „Frequenzabhängige Rekrutierung von durch Sternzellen vermittelter Inhibition im Kleinhirnrindenbereich der Ratte“. Journal of Neuroscience Research . 80 (3): 414–423 . doi : 10.1002/jnr.20473 . PMID 15789412. Wir fanden heraus, dass einzelne intensive Stimulationen meist individuelle SC-EPSCs mit großer Amplitude und variabler Latenz erzeugen, diese jedoch häufig ausbleiben. Eine Erhöhung der Stimulationsfrequenz über 60 Hz reduziert die Ausfälle, erhöht aber die mittlere Amplitude nur geringfügig. Die Reduzierung der Ausfälle an PF-SC-Synapsen erhöht die Anzahl der SC-EPSCs pro Stimulation, aber auch hier nur geringfügig die mittlere Amplitude. Kurze präsynaptische Aktivitätsausbrüche hemmen vorübergehend die synaptische Übertragung durch die Freisetzung von Endocannabinoiden und dienen so als Feedback-Mechanismus. 
  10. ^ Rancillac A, Crépel F (Februar 2004). „Synapsen zwischen Parallelfasern und Sternzellen zeigen langfristige Veränderungen der synaptischen Effektivität im Kleinhirn der Ratte“ . The Journal of Physiology . 554 (Pt 3): 707–720 . doi : 10.1113 / jphysiol.2003.055871 . PMC 1664787. PMID 14617674. Wir zeigen, dass Langzeitpotenzierung (LTP) und Langzeitdepression (LTD) an diesen Synapsen durch ein Niederfrequenzstimulationsprotokoll (2 Hz für 60 s) induziert wurden und dass die Kombination dieses Niederfrequenzstimulationsprotokolls mit postsynaptischer Depolarisation eine deutliche Verschiebung der synaptischen Plastizität zugunsten der LTP bewirkte.  
  11. ^ Rancillac A, Rossier J, Guille M, Tong XK, Geoffroy H, Amatore C, et al. (Juni 2006). „Glutamaterge Kontrolle des mikrovaskulären Tonus durch distinkte GABA-Neuronen im Kleinhirn“ . The Journal of Neuroscience . 26 (26): 6997–7006 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.5515-05.2006 . PMC 6673912. PMID 16807329. Kleinhirn - Sternzellen und Purkinje - Zellen erweitern bzw. verengen benachbarte Mikrogefäße.