Late wave of neurogenesis generates novel dorsal and ventral neurons in the spinal cord and central canal

Abstract

Κατα τη διαρκεια της εμβρυογένεσης ο νωτιαίος μυελός αποτελείται από έντεκα προγονικές (αρχέγονες) περιοχές οι οποίες εκφράζουν διαφορετικούς συνδυασμούς μεταγραφικών παραγόντων και παράγουν διαφορετικές υποομάδες νευρώνων και γλοιακών κυττάρων. Μια από τις περιοχές που βρίσκεται στην κοιλιακή μοίρα του νωτιαίου μυελού, γνωστή ως p2, είναι υπεύθυνη για την παραγωγή των ενδιάμεσων νευρώνων, V2a (Chx10+), V2b (Gata3+) και V2c (Sox1+). Ο διαχωρισμός αυτών των αρχικών κυτταρικών πληθυσμών γίνεται από ένα κοινό πληθυσμό νευρικών προγονικών κυττάρων και καθοδηγείται από το σηματοδοτικό μονοπάτι Notch. Έχουμε προσπαθήσει να αναγνωρίσουμε την καταγωγή και τις ιδιότητες τριών πλυθησμών μεταγενέστερων κυττάρων. Στην παρούσα εργασία δείχθηκε ότι η p2 περιοχή των μυών (ποντικών) είναι πηγή παραγωγής ακόμα δύο υποτύπων διάμεσων νευρώνων οι οποίοι παράγονται μετά την παραγωγή των πρώιμων νευρικών υποτύπων που αναφέρθηκαν ήδη. Η μια ομάδα αποτελεί υποομάδα των V2b διάμεσω νευρώνων και εκφράζει τους μεταγραφικούς παράγοντες Pax6 και Gata3 και η παραγωγή τους εξαρτάται από το σηματοδοτικό μονοπάτι Notch. Η άλλη ομάδα νευρώνων παροδικά εκφράζει GATA3 και μεταναστεύει στη ραχιαία μοίρα του νωτιαίου μυελού χωρίς όμως να εκφράζει οποιουσδήποτε δείκτες που εκφράζονται από τους ραχιαίους διάμεσους νευρώνες. Μια επιπλέον ξεχωριστή ομάδα νευρώνων οι οποίοι παράγονται σε κατοπινά στάδια και οι οποίοι έρχονται σε επαφή με το εγκεφαλονωτιαίο υγρό που περιβάλλει τη κενρική αύλακα, παρουσιάζουν εναλλαγή μεταξύ της πυρηνικής και της κυτταροπλασματικής έκφρασης του Gata3 και του Sox1 κατά τα μετεμβρυικά στάδια ανάπτυξης του οργανισμού. Επιπλέον, κατά την απουσία του Sox ο αριθμός των GATA3 θετικών κυττάρων μειώνεται περίπου κατά 40 %. Το Sox1 παρουσιάζεται να είναι αναγκαίο για την δημιουργία και σωστή διατήρηση αυτής της ομάδας κυττάρων.

During embryogenesis the embryonic spinal cord is organized into eleven progenitor domains that express different combinations of transcription factors (TF) and generate different subsets of neurons and glia. One of the ventrally located domains, known as the p2-domain, generates three subtypes of interneurons (INs), V2a (Chx10+), V2b (Gata3+) and V2c (Sox1+). The allocation of these early lineages takes place in common neuronal progenitors and involves Notch signalling. We have attempted to identify the origin and character of three populations of late born neurons in order to possibly shed some light on their probable function and ultimate task within their system. Here we show that the p2-domain is a source of two additional IN subtypes that are generated after these early neuronal subtypes are generated. One group is a subset of V2b INs which express the TFs Pax6 and Gata3 and are generated in a Notch-dependent manner. The other group of neurons transiently expresses GATA3 and migrate in the dorsal spinal cord but do not express any known marker of dorsal INs. A separate group of late born neurons contacting the cerebrospinal fluid surrounding the central canal exhibits interplay between the nuclear and cytoplasmic expression of GATA3 and SOX1 during post natal development. Additionally, the number of GATA3 positive cells is reduced by 40% in the absence of Sox1. Therefore, Sox1 appears to be imperative in ensuring the generation and preservation of this group of late born cells.