NG2-клетки впервые были идентифицированы в сформированной центральной нервной системе при помощи антител против хондроитинсульфат протеогликана NG2 (хондроитинсульфат протеогликан 4 одна из молекул, полученных из смешанной культуры нейронов (N) и глии (G)) (Stallcup et al., 2008).
NG2 клетки были также найдены в сером и белом веществе развивающеглся мозга. У грызунов эта популяция клеток составляет 2-9% от всех клеток мозга (Trotter et al. 2010, Wang et al. 2009). Они имеют многочисленные отростки, перикарион небольших размеров, отличающийся от нейронов и зрелых олигодендроцитов, астроцитов и микроглии. Их идентифицируют по экспрессии NG2 протеогликана, который выявлен как в белом, так и в сером веществе. NG2-клетки известны также как полидендроциты и синантоциты (от греч. synanto - контакт) (Wigley et al. 2009).
Каждая клетка может занимать территорию диаметром 200-300 мкм, и не связаны между собой прямыми контактами. NG2-клетки в сером и белом веществе четко различаются по морфологическим признакам. Клетки серого вещества ветвятся во всех направлениях, клетки белого вещества ориентированы вдоль пучков аксонов. NG2-клетки быстро отвечают на повреждение в центральной нервной системе формированием отростков и пролиферацией (Yoo et al. 2007).
Функция NG2-глии в сформированном мозге - быстрая реакция на нарушение целостности нервной ткани, проявляющееся либо в участии в процессе формирования глиального рубца, либо в пополнении популяции погибших нейральных клеток, и зависит это от конкурентных условий и характера действующих сигналов. Находясь в тесном контакте с нейронами и глиальными компанентами, NG2-клетки в высокой степени приспособлены для решения этих задач.
Получены косвенные подтверждения тому, что в посттравматических реакциях спинного мозга участвует не один тип NG2-клеток. К 3 суткам после контузионной травмы спинного мозга крысы выявлены NG2-клетки, которые не экспрессировали маркеры олигодендроцитов A2B5, O1 и O4 (Lytle et al. 2006). Клональный анализ in vitro показал, что NG2-клетки из области повреждения спинного мозга образуют олигодендроциты и в меньшей степени астроциты или другие NG2-клетки с особой структурной организацией (Yoo et al. 2007). Более того, при аналогичной травме спинного мозга у мышей выявлены две субпопуляции NG2-клеток, нестин-позитивная и нестин-негативная (Lytle et al. 2007).
Численность субпопуляции NG2-клеток, которые являются предшественниками олигодендроцитов и способны восстанавливать популяцию миелинобразующих клеток при травме спинного мозга, остается неясной. Для изучения этого вопроса на трансгенных мышах по зеленому флюоресцентному белку, экспрессируемому под контролем промотора миелин-ассоциированного фермента 2-3-циклической нуклеотид 3- фосфодиэстеразы, были исследованы реакции двух субпопуляций NG2- клеток. Одна из них связана с линией олигодендроцитов (NG2- олигодендроциты+), а другая не принадлежит ей (NG2-олигодендроциты-). При травме спинного мозга количество клеток субпопуляции NG2- олигодендроциты+ в результате пролиферации достигает максимума к 3 суткам после повреждения в ростральном от эпицентра отделе, в то время как количество клеток субпопуляции NG2-олигодендроциты - в области эпицентра приближается к максимуму к 7 суткам (Lytle et al., 2009). NG2- олигодендроциты- не экспрессировали транскрипционные факторы, контролирующие олигодендрогенез, а NG2-олигодендроциты+ экспрессировали транскрипционные факторы Olig2, Sox10 и Sox17.
К тому же, основные электрофизиологические параметры мембраны и характер калиевых токов клеток популяции NG2-олигодендроциты+ и пролиферирующих предшественников олигодендроцитов были практически сходными. Об этом же свидетельствуют и другие данные. Так, к 6 неделе после повреждения пик пролиферации клеток, выявленных при помощи маркера олигодендроцитов антител против продукта гена аденоматозного полипоза клона CC1, совпадает с пиком пролиферации NG2-клеток. Под влиянием системного введения глиального фактора роста 2 (GGF2) и фактора роста фибробластов 2 (FGF2) усиливается олигодендрогенез, а количество NG2-клеток, не входящих в состав популяции олигодендроцитов, возрастает.
NG2-глия способна формировать олигодендроциты не только в процессе перестройки ткани в нейроонтогенезе, но и при демиелинизации. Ретроградная доставка в травмированный спинной мозг крысы гена мозгового нейротрофического фактора (BDNF) при помощи аденовирусного вектора, инъецированного в мышцу, приводила к значительному снижению в области повреждения TUNEL- и каспаза-3-позитивных клеток, среди которых были идентифицированы нейроны и олигодендроциты (Nakajima et al. 2010). При этом выявленное усиление экспрессии NG2 протеогликана оценивается авторами как факт поддержания со стороны BDNF линии миелинобразующих клеток.
Предполагается, что макрофаги могут потенциально активировать пролиферацию и дифференцировку NG2-клеток (Schonberg et al. 2007). К 3-7 суткам после травмы спинного мозга резидентная микроглия и мигрирующие в область повреждения макрофаги обуславливают выраженный воспалительный ответ. Активация NG2-клеток может быть следствием выделения из микроглии/макрофагов стимулирующих цитокинов. Кроме того, усиление пролиферации NG2-клеток может быть результатом выраженной гибели олигодендроцитов, которая наблюдается вследствие массированного выделения из микроглии/макрофагов фактора некроза опухоли альфа (TNF-a), индуцирующих апоптоз клеток линии олигодендроцитов. В пользу выраженного стимулирующего влияния активированной микроглии/макрофагов на NG2-клетки в области повреждения в течение первой недели после травмы спинного мозга свидетельствуют данные Wu et al. (2010).
К концу первых суток после контузии спинного мозга в сохранённом белом веществе погибает до 50% олигодендроцитов. При этом NG2-клетки пролиферируют и, как полагают, замещают в области повреждения дезинтегрированную глию. Пик пролиферативной активности NG2-клеток наблюдается на 3 сутки, что может расцениваться как позитивный фактор для восстановления популяций в первую очередь олигодендроцитов, а также астроцитов. Выделенные на этом сроке из области повреждения спинного мозга NG2-клетки в условиях культивирования в сывороточной среде сохраняли фенотип клеток из интактного спинного мозга (NG2(+)/A2B5-/O4- /O1). В NG2-клетках из поврежденного мозга изменялись характеристики потенциалозависимых натриевых токов.
Через 24 часа после дорсальной гемисекции спинного мозга мышей меченые при помощи вирусных трансфекционных технологий NG2-клетки образуют рубец-формирующие астроциты и транзиторную популяцию фагоцитирующих астроцитов (Sellers et al. 2009). Через 7 суток после травмы эти клетки дифференцируются в олигодендроциты, формирующие миелин вокруг аксонов. Авторы сформулировали представление о NG2-клетках как предшественниках, способных в ответ на действие различных сигналов дифференцироваться в различных направлениях и заполнять нишу при повреждении центральной нервной системы.
См.: Патогенез травмы спинного мозга: клеточные, молекулярные и тканевые аспекты.
Шаймарданова Г. Ф. Генно-клеточная терапия для стимулирования нейрорегенерации при травме спинного мозга.