Ο ρόλος των ενδιάμεσων νευρώνων του νωτιαίου μυελού σε κινητικές λειτουργίες
Authors: Μηνά Μαρία 
Published: September 2021

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ) των σπονδυλωτών είναι η εκπληκτική ποικιλομορφία των κυτταρικών τύπων που το αποτελούν. Η κατανόηση της κυτταρικής ποικιλομορφίας, καθώς και η εξακρίβωση των μοριακών μηχανισμών που οδηγούν στην διαφορετικότητα των νευρώνων και στον τρόπο σύνδεσης μεταξύ τους ώστε να προκύψουν ακριβείς συμπεριφορές, παραμένουν πεδία με ανοιχτά ερωτήματα. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώθηκε στη μελέτη ενός από τους μικρούς υποπληθυσμούς διάμεσων νευρώνων του νωτιαίου μυελού, τον V0cg, που εντοπίζεται στο ενδιάμεσο-κοιλιακό τμήμα του νωτιαίου μυελού και εκφράζει τον μεταγραφικό παράγοντα Pitx2. Αν και μικρός, διαχωρίζεται περαιτέρω σε δύο υποπληθυσμούς: έναν χολινεργικό (V0c) και έναν γλουταματεργικό (V0g). Ο V0c υποπληθυσμός αποτελεί την πηγή των C bouton συνάψεων (είδος χολινεργικής σύναψης) στους κινητικούς νευρώνες. Αρχικός στόχος αυτής της εργασίας ήταν η μελέτη των αναπτυξιακών γεγονότων που οδηγούν στη διαφοροποίηση των Pitx2+ διάμεσων νευρώνων από τον προγονικό πληθυσμό V0. Μέσω της σήμανσης με 5’-βρωμοδεοξυουριδίνη (BrdU), προσδιορίστηκε ότι οι Pitx2+ νευρώνες γίνονται μετα-μιτωτικοί σε ένα ευρύ χρονικό διάστημα και όχι σε ένα συγκεκριμένο χρονικό παράθυρο κατά την περίοδο που οι V0 νευρώνες διαφοροποιούνται. Έγινε, επίσης, μία προσπάθεια να μελετηθεί αν η σηματοδότηση Notch και οι Hox παράγοντες εμπλέκονται στη διαδικασία απόκτησης ταυτότητας των Pitx2+ διάμεσων νευρώνων. Η απενεργοποίηση του Notch σηματοδοτικού μονοπατιού δεν βρέθηκε να επηρεάζει τον αριθμό των Pitx2+ νευρώνων που διαφοροποιούνται και, επομένως, δεν βρέθηκε να εμπλέκεται ενεργά στη διαδικασία διαφοροποίησής τους. Στα πλαίσια των πειραμάτων της συγκεκριμένης εργασίας η μελέτη της εμπλοκής των Hox παραγόντων δεν κατέστη δυνατή, καθώς δεν βρέθηκε κάποιος βοηθητικός συμπαράγοντας των Hox στους Pitx2+ νευρώνες, ώστε αυτός να απενεργοποιηθεί και εν συνεχεία να σταματήσει το σηματοδοτικό μονοπάτι των Hox και να μελετηθεί ο ρόλος τους στη διαφοροποίηση των Pitx2+ νευρώνων.Ο δεύτερος και σημαντικότερος στόχος αυτής της εργασίας ήταν να εξεταστεί αν οι Pitx2+ νευρώνες εκφράζουν κάποιον δεύτερο νευροδιαβιβαστή, εκτός από την ακετυλοχολίνη, στη σύναψη. Το νευροπεπτίδιο Cart είχε εντοπιστεί στο σώμα σχεδόν όλων των V0c νευρώνων (>95%) και τώρα εντοπίστηκε και στις C bouton συνάψεις τους πάνω στους κινητικούς νευρώνες, επομένως αναγνωρίστηκε ως ένας δεύτερος νευροδιαβιβαστής των V0c νευρώνων. Σε ζώα που παρεμποδίζεται η χολινεργική νευροδιαβίβαση αποκλειστικά στους V0c νευρώνες, η σύναψη C bouton παραμένει στους κινητικούς νευρώνες, γεγονός που αρχικά προκάλεσε έκπληξη, διότι μία μη λειτουργική σύναψη δεν αναμένεται να επιβιώσει. Η ανίχνευση του Cart νευροπεπτιδίου στη C bouton σύναψη σε αυτά τα ζώα, παρά την απουσία της ακετυλοχολίνης, ίσως εξηγεί γιατί η σύναψη επιβίωσε, καθώς παρότι δεν περιέχει ακετυλοχολίνη, περιέχει Cart. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μία λεπτομερής αναπτυξιακή και λειτουργική προσέγγιση της έκφρασης του Cart στα C boutons αγρίου τύπου ζώων. Η αναπτυξιακή ανάλυση ανέδειξε αυξημένο εντοπισμό του στα C boutons στα πιο πρώιμα και τα πιο μεταγενέστερα αναπτυξιακά στάδια συγκριτικά με τα ενδιάμεσα στάδια που μελετήθηκαν, υποδεικνύοντας έναν ενδεχόμενο συσχετισμό του με την ανάπτυξη. Κατά τη λειτουργική προσέγγιση, τα ποντίκια που δεν εκφράζουν ακετυλοχολίνη ή Cart στη C bouton σύναψη παρουσίασαν σημαντικά μειωμένη απόδοση στη δοκιμασία του κρεμάμενου σύρματος, μία δοκιμασία που μετρά παραμέτρους σχετικές με τη δύναμη και την αντοχή. Μελλοντικά, είναι σημαντικό να προσδιοριστεί περαιτέρω η δράση που έχει το Cart στους κινητικούς νευρώνες και κατ’επέκταση στον μυ και στην κινητική συμπεριφορά, και αν αυτή η δράση είναι παρόμοια ή διαφορετική από αυτή της ακετυλοχολίνης.