Célula de Purkinje - Purkinje cell

Célula de Purkinje
PurkinjeCell.jpg
Desenho de células de Purkinje de pombo (A) por Santiago Ramon y Cajal
Detalhes
Pronúncia / P ɜr k ɪ n i / pur- KIN -jee
Localização Cerebelo
Forma caramanchão dendrítico plano
Função neurônio de projeção inibitória
Neurotransmissor GABA
Conexões pré-sinápticas Fibras paralelas e fibras escaláveis
Conexões pós-sinápticas Núcleos cerebelares profundos
Identificadores
Malha D011689
NeuroNames 365
NeuroLex ID sao471801888
TA98 A14.1.07.404
FMA 67969
Termos anatômicos de neuroanatomia

As células de Purkinje , ou neurônios de Purkinje , são uma classe de neurônios inibitórios GABAérgicos localizados no cerebelo . Elas receberam o nome de seu descobridor, o anatomista tcheco Jan Evangelista Purkyně , que caracterizou as células em 1839.

Estrutura

Seção transversal de um fólio cerebelar . (Célula de Purkinje marcada na parte superior central.)
Coloração com prata do cerebelo mostrando células de Purkinje.
Células de Purkinje. Coloração Bielschowsky .
Imagem confocal de microscópio de células cerebelares de Purkinje expressando tdTomato

Essas células são alguns dos maiores neurônios do cérebro humano (as células Betz sendo as maiores), com uma árvore dendrítica intrincadamente elaborada , caracterizada por um grande número de espinhos dendríticos . As células de Purkinje são encontradas na camada de Purkinje no cerebelo . As células de Purkinje são alinhadas como dominós empilhados um na frente do outro. Seus grandes mandris dendríticos formam camadas quase bidimensionais através das quais passam fibras paralelas das camadas mais profundas. Essas fibras paralelas fazem sinapses excitatórias ( glutamatérgicas ) relativamente mais fracas para espinhos no dendrito da célula de Purkinje, enquanto as fibras ascendentes originadas do núcleo olivar inferior na medula oblonga fornecem uma entrada excitatória muito poderosa para os dendritos proximais e soma celular. Fibras paralelas passam ortogonalmente através da árvore dendrítica do neurônio de Purkinje, com até 200.000 fibras paralelas formando uma sinapse Granule-célula-célula de Purkinje com uma única célula de Purkinje. Cada célula de Purkinje recebe aproximadamente 500 sinapses de fibra de escalada, todas originadas de uma única fibra de escalada. Tanto as células em cesta quanto as estreladas (encontradas na camada molecular cerebelar ) fornecem entrada inibitória (GABAérgica) para a célula de Purkinje, com as células em cesta fazendo sinapses no segmento inicial do axônio da célula de Purkinje e as células estreladas nos dendritos.

As células de Purkinje enviam projeções inibitórias aos núcleos cerebelares profundos e constituem a única saída de toda a coordenação motora no córtex cerebelar.

Molecular

A camada de Purkinje do cerebelo, que contém os corpos celulares das células de Purkinje e da glia de Bergmann , expressa um grande número de genes únicos. Marcadores de genes específicos de Purkinje também foram propostos comparando o transcriptoma de camundongos deficientes em Purkinje com o de camundongos do tipo selvagem. Um exemplo ilustrativo é a proteína da célula de Purkinje 4 ( PCP4 ) em camundongos knockout , que exibem aprendizagem locomotora prejudicada e plasticidade sináptica marcadamente alterada em neurônios de Purkinje. O PCP4 acelera tanto a associação quanto a dissociação do cálcio (Ca 2+ ) com a calmodulina (CaM) no citoplasma das células de Purkinje, e sua ausência prejudica a fisiologia desses neurônios.

Desenvolvimento

A pesquisa com embriões de mamíferos detalhou as origens neurogênicas das células de Purkinje. Durante o desenvolvimento inicial, as células de Purkinje surgem na zona ventricular do tubo neural, o precursor do sistema nervoso no embrião. Todos os neurônios cerebelares derivam de neuroepitélios germinativos da zona ventricular. As células de Purkinje são geradas especificamente a partir de progenitores no neuroepitélio ventricular do primórdio cerebelar embrionário. As primeiras células geradas a partir do primórdio cerebelar formam uma capa sobre uma cavidade em forma de diamante do cérebro em desenvolvimento, chamada de quarto ventrículo, formando os dois hemisférios cerebelares. As células de Purkinje que se desenvolvem posteriormente são aquelas da seção central do cerebelo chamada vermis. Eles se desenvolvem no primórdio cerebelar que cobre o quarto ventrículo e abaixo de uma região semelhante a uma fissura chamada istmo do cérebro em desenvolvimento. As células de Purkinje migram em direção à superfície externa do córtex cerebelar e formam a camada de células de Purkinje.

As células de Purkinje nascem durante os primeiros estágios da neurogênese cerebelar. Neurogenin2, junto com neurogenin1, são transitoriamente expressos em domínios restritos do neuroepitélio ventricular durante a janela de tempo de gênese das células de Purkinje. Este padrão de distribuição espaço-temporal sugere que as neurogeninas estão envolvidas na especificação de subconjuntos de células de Purkinje fenotipicamente heterogêneos, responsáveis ​​em última análise pela construção da estrutura da topografia cerebelar.

Há evidências em camundongos e humanos de que as células da medula óssea se fundem ou geram células de Purkinje cerebelares, e é possível que as células da medula óssea, seja por geração direta ou por fusão celular, possam desempenhar um papel no reparo de danos ao sistema nervoso central. Evidências adicionais apontam ainda para a possibilidade de um ancestral comum de células-tronco entre neurônios de Purkinje, linfócitos B e células produtoras de aldosterona do córtex adrenal humano .

Função

A proteína da célula de Purkinje 4 ( PCP4 ) é marcadamente imunorreativa nas células de Purkinje do cerebelo humano. De cima para baixo, ampliações microscópicas de 40X, 100X e 200X. A imunohistoquímica foi realizada com base em métodos publicados.
Microcircuito do cerebelo. As sinapses excitatórias são denotadas por (+) e as sinapses inibitórias por (-).
MF: fibra musgosa .
DCN: núcleos cerebelares profundos .
IO: azeitona inferior .
CF: Fibra de escalada .
GC: célula granular .
PF: Fibra paralela .
PC: célula de Purkinje.
GgC: célula de Golgi .
SC: Célula estrelada .
BC: Célula em cesta .

As células de Purkinje mostram duas formas distintas de atividade eletrofisiológica:

  • Picos simples ocorrem em taxas de 17 - 150 Hz (Raman e Bean, 1999), tanto espontaneamente quanto quando as células de Purkinje são ativadas sinapticamente pelas fibras paralelas, os axônios das células granulares.
  • Os picos complexos são lentos, picos de 1–3 Hz, caracterizados por um pico inicial prolongado de grande amplitude, seguido por uma explosão de alta frequência de potenciais de ação de menor amplitude. Eles são causados ​​pela ativação da fibra trepadeira e podem envolver a geração de potenciais de ação mediada pelo cálcio nos dendritos. Após a atividade de pico complexo, picos simples podem ser suprimidos pela poderosa entrada de pico complexo.

As células de Purkinje apresentam atividade eletrofisiológica espontânea na forma de sequências de picos, tanto dependentes de sódio quanto de cálcio. Isso foi inicialmente mostrado por Rodolfo Llinas (Llinas e Hess (1977) e Llinas e Sugimori (1980)). Os canais de cálcio do tipo P receberam o nome de células de Purkinje, onde foram inicialmente encontrados (Llinas et al. 1989), que são cruciais na função cerebelar. Agora sabemos que a ativação da célula de Purkinje por fibras de escalada pode mudar sua atividade de um estado silencioso para um estado espontaneamente ativo e vice-versa, servindo como uma espécie de botão de alternância. Essas descobertas foram contestadas por um estudo que sugere que essa alternância por entradas de fibras escaláveis ​​ocorre predominantemente em animais anestesiados e que as células de Purkinje em animais acordados que se comportam, em geral, operam quase continuamente no interior do estado. Mas este último estudo foi contestado e a alternância de células de Purkinje foi observada em gatos acordados. Um modelo computacional da célula de Purkinje mostrou que os cálculos de cálcio intracelular são responsáveis ​​pela alternância.

As descobertas sugeriram que os dendritos das células de Purkinje liberam endocanabinóides que podem diminuir transitoriamente as sinapses excitatórias e inibitórias. O modo de atividade intrínseca das células de Purkinje é definido e controlado pela bomba de sódio-potássio . Isso sugere que a bomba pode não ser simplesmente uma molécula homeostática , "doméstica" para gradientes iônicos. Em vez disso, pode ser um elemento de computação no cerebelo e no cérebro. Na verdade, uma mutação no Na+
- K+
a bomba causa distonia parkinsonismo de início rápido; seus sintomas indicam que é uma patologia da computação cerebelar. Além disso, usando o veneno ouabaína para bloquear o Na+
- K+
bombas no cerebelo de um camundongo vivo induzem ataxia e distonia . A modelagem numérica de dados experimentais sugere que, in vivo, o Na+
- K+
a bomba produz longas pontuações quiescentes (>> 1 s) para o disparo do neurônio de Purkinje; estes podem ter uma função computacional. O álcool inibe o Na+
- K+
bombeia no cerebelo e é provavelmente assim que corrompe a computação cerebelar e a coordenação corporal.

Significado clínico

Em humanos, as células de Purkinje podem ser prejudicadas por uma variedade de causas: exposição tóxica, por exemplo, ao álcool ou lítio; doenças autoimunes ; mutações genéticas causando ataxias espinocerebelares, ataxia de glúten , doença de Unverricht-Lundborg ou autismo ; e doenças neurodegenerativas que não têm base genética conhecida, como o tipo cerebelar de atrofia de múltiplos sistemas ou ataxias esporádicas.

A ataxia do glúten é uma doença auto-imune desencadeada pela ingestão de glúten . A morte das células de Purkinje como resultado da exposição ao glúten é irreversível. O diagnóstico precoce e o tratamento com uma dieta sem glúten podem melhorar a ataxia e prevenir sua progressão. Menos de 10% das pessoas com ataxia de glúten apresentam algum sintoma gastrointestinal, mas cerca de 40% têm danos intestinais. É responsável por 40% das ataxias de origem desconhecida e 15% de todas as ataxias.

A doença neurodegenerativa ataxia espinocerebelar tipo 1 (SCA1) é causada por uma expansão instável da poliglutamina dentro da proteína Ataxina 1 . Este defeito na proteína Ataxin 1 causa comprometimento das mitocôndrias nas células de Purkinje, levando à degeneração prematura das células de Purkinje. Como consequência, a coordenação motora diminui e, eventualmente, a morte ocorre.

Alguns animais domésticos podem desenvolver uma condição em que as células de Purkinje começam a atrofiar logo após o nascimento, chamada de abiotrofia cerebelar . Pode levar a sintomas como ataxia , tremores de intenção, hiper-reatividade, falta de reflexo de ameaça , marcha rígida ou em passos altos, aparente falta de consciência da posição do pé (às vezes em pé ou andando com um pé dobrado) e uma incapacidade geral de determinar espaço e distância. Uma condição semelhante conhecida como hipoplasia cerebelar ocorre quando as células de Purkinje não se desenvolvem no útero ou morrem antes do nascimento.

As condições genéticas ataxia telangiectasia e doença de Niemann Pick tipo C, assim como o tremor essencial cerebelar , envolvem a perda progressiva de células de Purkinje. Na doença de Alzheimer, às vezes é observada patologia espinhal, bem como perda de ramos dendríticos das células de Purkinje. As células de Purkinje também podem ser danificadas pelo vírus da raiva à medida que migra do local da infecção na periferia para o sistema nervoso central.

Etimologia

As células de Purkinje têm o nome do cientista tcheco Jan Evangelista Purkyně, que as descobriu em 1839.

Referências

links externos

Leitura adicional