-- / --

- / -

- / -

- / -

Οι έρευνες που αρχικά στόχευαν στην ανίχνευση του μηχανισμού δράσης της Δ9-τετραϋδροκανναβινόλης, του κύριου ψυχοδιεγερτικού συστατικού που εξάγεται από την ινδική κάνναβη, οδήγησαν τελικά στην ανακάλυψη ενός νέου νευρορυθμιστικού συστήματος, του ενδογενούς κανναβινοειδούς συστήματος. Το ενδοκανναβινοειδές σύστημα περιλαμβάνει μια σειρά από ενδογενείς, λιπιδικής φύσεως προσδέτες (κυρίως την ανανδαμίδη και την 2-αραχιδονοϋλγλυκερόλη), μεμβρανικούς υποδοχείς (CB1-brain type, CB2-immune type, αλλά και άλλους) που ανήκουν στην υπεροικογένεια των συζευγμένων με G πρωτεΐνες υποδοχέων, καθώς και τα ένζυμα εκείνα που είναι απαραίτητα για τη βιοσύνθεση και αποικοδόμησή τους. Στον ενήλικο εγκέφαλο τα ενδοκανναβινοειδή λειτουργούν ως παλίνδρομα σηματοδοτικά μόρια: απελευθερώνονται από μετασυναπτικά κύτταρα, ενώνονται με υποδοχείς που εντοπίζονται στους προσυναπτικούς νευρώνες και ρυθμίζουν την απελευθέρωση διαφόρων νευροδιαβιβαστών (κυρίως του ανασταλτικού γ-αμινοβουτυρικού οξέος, αλλά και του διεγερτικού γλουταμινικού οξέος). Οι κύριες επιδράσεις της τετραϋδροκανναβινόλης οφείλονται στη διέγερση αυτών των υποδοχέων και είναι ευφορία, διαταραχή πρόσφατης μνήμης και άλλων νοητικών λειτουργιών, ακινησία, αναλγησία, αύξηση της όρεξης. Στον αναπτυσσόμενο οργανισμό, η εντόπιση νωρίς κατά την εμβρυϊκή ζωή λειτουργικών CB1 υποδοχέων σε θέσεις στις οποίες δεν εκφράζονται στην ενήλικο ζωή (άτυπες θέσεις) αποτέλεσε μία από τις πρώτες ενδείξεις, οι οποίες οδήγησαν στην υπόθεση ότι το ενδοκανναβινοειδές σύστημα παίζει κάποιον/ους ρόλο/ους στην φυσιολογική εμβρυϊκή ανάπτυξη. Το ενδιαφέρον σχετικά με τη σπουδαιότητα της ύπαρξης φυσιολογικής σηματοδότησης μέσω του ενδοκανναβινοειδούς συστήματος προκειμένου να επιτευχθεί όχι μόνο φυσιολογική εμβρυογένεση, αλλά και μεταγεννητική ανάπτυξη, επικεντρώθηκε στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Τα πειράματα που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι τώρα έχουν οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι τα κανναβινοειδή συμμετέχουν σε όλες τις διαδικασίες της φυσιολογικής εμβρυϊκής ανάπτυξης του νευρικού συστήματος: πολλαπλασιασμό και δέσμευση των προγονικών νευρικών κυττάρων προς συγκεκριμένη κυτταρική σειρά, διαφοροποίηση των δεσμευμένων νευροβλαστών ή σπογγιοβλαστών, μετανάστευση των μεταμιτωτικών νευρώνων, μορφολογική και λειτουργική ωρίμανση των νευριτών, δημιουργία λειτουργικών συνάψεων, απόπτωση και μυελινοποίησηση των νευραξόνων. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας σχετικά με τον φυσιολογικό ρόλο των κανναβινοειδών στην ανάπτυξη του εμβρύου και ιδιαίτερα στην ανάπτυξη του κεντρικού νευρικού συστήματος. Μετά από μία συνοπτική περιγραφή της φυσιολογικής εμβρυογένεσης του κεντρικού νευρικού συστήματος, ακολουθεί η ανάλυση του ενδογενούς κανναβινοειδούς συστήματος, καθώς και των σηματοδοτικών μονοπατιών που η ενεργοποίηση των υποδοχέων του διεγείρει. Στη συνέχεια αναπτύσσονται διεξοδικά όλες οι απόψεις περί συμμετοχής του συστήματος αυτού στην φυσιολογική εμβρυογένεση. Είναι γνωστό ότι η τετραϋδροκανναβινόλη περνά τον αιματοπλακουντιακό φραγμό, φτάνει μέχρι τον εγκέφαλο του εμβρύου σε σημαντικές συγκεντρώσεις και μπορεί επομένως να διαταράξει τη φυσιολογική σηματοδότηση από τους CB1 υποδοχείς, η οποία φαίνεται να είναι απαραίτητη για την δημιουργία του φυσιολογικού νευρικού συστήματος. Η κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων τα κανναβινοειδή συμμετέχουν στη φυσιολογική εμβρυογένεση μπορεί ερμηνεύσει τα νοητικά και κοινωνικά ελλείμματα που παρουσιάζουν απόγονοι γυναικών που κατά τη διάρκεια της κυήσεως έκαναν χρήση κάνναβης, κάποια από τα οποία διαρκούν μέχρι την ενήλικο ζωή. / Recent evidence suggests that the endogenous cannabinoid system emerges and is operative early during brain development and that CB1 receptors are located in areas that do not contain or have a small density of these receptors in adult brain. This was the first hint which led to research about the potential role of the endocannabinoid system during brain development. It is now well accepted that endocannabinoids, acting as epigenetic factors, regulate neural progenitor proliferation, commitment into neuroblasts or spongioblasts, as well as differentiation of commited cells, control of neurite outgrowth, neurotransmitter maturation and establishment of synaptic contacts. There is also a great interest in the role of cannabinoids as neuroprotective agents in the developing, as well as the adult brain, though their role as a general endogenous protection system is yet to be established. In utero exposure to tetrahydrocannabinol (THC) induces behavioral and cognitive deficits enduring into adulthood. Improving our knowledge on the molecular mechanisms of cannabinoid actions during brain development could lead to a better understanding of these deficits.

- / -

- / -

- / -

- / -

Τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας είναι ένας πολυδύναμος πληθυσμός βλαστικών κυττάρων που δημιουργείται στη ραχιαία πλευρά του νευρικού σωλήνα των σπονδυλωτών κατά τη διάρκεια της νευριδίωσης. Μετά τη δημιουργία τους, τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας μεταναστεύουν σε ολόκληρο το έμβρυο, ακολουθώντας συγκεκριμένα μονοπάτια, συνεισφέροντας στη δημιουργία μιας μεγάλης ποικιλίας δομών, όπως νευρικά και γλοιακά κύτταρα του περιφερικού νευρικού συστήματος (ΠΝΣ), μελανοκύττρα, δομές που συμβάλλουν στο σκελετό του κρανίου και του προσώπου κλπ. Η δημιουργία, η αυτο- ανανέωση και η διαφοροποίηση των κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας απαιτούν το συντονισμό των διεργασιών του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και της κυτταρικής διαφοροποίησης. Η αδυναμία συντονισμού των παραπάνω διαδικασιών οδηγεί στην εμφάνιση ασθενειών στον άνθρωπο (neurocristopathies). Η Geminin είναι ένα μόριο που έχει την ικανότητα να ρυθμίζει την πρόοδο του κυτταρικού κύκλου, αλληλεπιδρώντας με τον παράγοντα αδειοδότησης της αντιγραφής Cdt1, και τη διαφοροποίηση, μέσω της αλληλεπίδρασής της με μεταγραφικούς παράγοντες και πρωτεΐνες αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης. Προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου μας έχουν αναδείξει τη Geminin ως ένα σημαντικό ρυθμιστή των διαδικασιών της αυτο- ανανέωσης και διαφοροποίησης στα πρόδρομα νευρικά κύτταρα στον αναπτυσσόμενο φλοιό. Προκειμένου να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς που ελέγχουν την αυτο-ανανέωση και τη διαφοροποίηση των πολυδύναμων κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας και να κατανοήσουμε το μοριακό μηχανισμό ασθενειών στον άνθρωπο που σχετίζονται με την απορρύθμιση του ελέγχου της ι κανότητας αυτο-ανανέωσης και διαφοροποίησης των πολυδύναμων κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας μελετήσαμε το ρόλο της Geminin στη δημιουργία, την αυτο-ανανέωση, τον καθορισμό και τη διαφοροποίηση των κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας. Προς αυτή την κατεύθυνση πραγματοποιήθηκαν τόσο in vivo όσο και in vitro πειράματα, χρησιμοποιώντας ζωικά μοντέλα τα οποία δημιουργήθηκαν από το εργαστήριο μας και στα οποία το γονίδιο της Geminin είχε αδρανοποιηθεί ειδικά στα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η απουσία της Geminin οδηγεί στη δημιουργία εμβρύων με σοβαρές μορφολογικές αλλοιώσεις, που κατά τα πρώιμα αναπτυξιακά στάδια χαρακτηρίζονται από την απουσία της δομής του μεσεγκεφάλου και των βραγχιακών τόξων και σε μεταγενέστερα αναπτυξιακά στάδια εμφανίζουν σοβαρή κρανιοπροσωπική δυσμορφία, με κατάληξη το θάνατο των εμβρύων, λίγες ημέρες πριν γεννηθούν. Επιπλέον, κατά τα πρώιμα αναπτυξιακά στάδια παρατηρήθηκαν σοβαρές αλλοιώσεις σε δομές που προέρχονται από τη νευρική ακρολοφία, όπως είναι τα κρανιακά και τα ραχιαία γάγγλια, οι γναθικές προεκβολές και τα πρόδρομα κύτταρα του εντερικού νευρικού συστήματος. Η μείωση του πληθυσμού των πρόδρομων κυττάρων του εντερικού νευρικού συστήματος (ΕΝΣ) οδήγησε στη δημιουργία ενός αγαγγλιονικού εντέρου, το οποίο παρομοιάζει με το φαινότυπο του ΕΝΣ στη νόσο Hirschsprung στον άνθρωπο. Η ιστοειδική αδρανοποίηση της Geminin οδήγησε στη μείωση των αδιαφοροποίητων κυττάρων νευρικής ακρολοφίας που δημιουργούνται στην αυχενική περιοχή του νευρικού σωλήνα και στην είσοδο μικρότερου αριθμού κυττάρων νευρικής ακρολοφίας στον γαστρεντερικό σωλήνα κατά τα πρώτα στάδια του αποικισμού του. Μελέτη των εντερικών κυττάρων νευρικής ακρολοφίας έδειξε ότι η αποσιώπηση της Geminin προκάλεσε την αύξηση της απόπτωσης κατά τις ηλικίες Ε9.5 και Ε10.5 και τη μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού τους κατά την ηλικία Ε9.5. Σε συνδυασμό με τη μειωμένη ικανότητα που δείχνουν τα πρόδρομα εντερικά κύτταρα να αυτο-ανανεώνονται, τα αποτελέσματά μας προτείνουν ότι η Geminin έχει σημαντικό ρόλο στην αυτο-ανανέωση και την επιβίωση των πρόδρομων κυττάρων του ΕΝΣ. Επιπλέον, η απουσία της Geminin οδηγεί στη μείωση των κυττάρων που έχουν καθορισμένη μοίρα και εκφράζουν τους δείκτες των πρόδρομων εντερικών κυττάρων Phox2b, Ret και Mash1, ενώ τα κύτταρα αυτά απουσία της Geminin παρουσιάζουν μειωμένη παραγωγή νευρικών κυττάρων, κατά την έναρξη της νευρωνικής διαφοροποίησης. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματά μας αναδεικνύουν τη Geminin ως ένα σημαντικό μόριο κατά τη δημιουργία των πολυδύναμων κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας. Επίσης η Geminin είναι απαραίτητη για τη δημιουργία των κυττάρων της νευρικής ακρολοφίας που αποικίζουν το γαστρεντερικό σωλήνα, ενώ ρυθμίζει την επιβίωση και την αυτο-ανανέωσή τους, καθώς και τη μετάβασή τους από την αρχικά αδιαφοροποίητη/πολυδύναμη κατάσταση στην εντερική αναπτυξιακή μοίρα. Επιπλέον η απουσία της Geminin δημιουργεί μύες οι οποίοι μιμούνται τη νόσο του Hirschsprung και αποτελούν ένα σημαντικό ζωικό μοντέλο για τη μελέτη των μηχανισμών της μοριακή παθογένειας της νόσου αλλά και στην εύρεση νέων θεραπειών. / The neural crest is a multipotent cell population that is formed at the dorsal neural tube of vertebrate embryos during neurulation. After their formation, neural crest cells (NCCs) delaminate from the neural tube and migrate throughout the embryo following specific pathways, and give rise to a wide variety of structures, such as neural and glial cells of the peripheral nervous system (PNS), melanocytes, structures of the craniofacial skeleton, etc. Neural crest formation, self-renewal and differentiation require the coordination of proliferation and differentiation. Deregulation of these processes results in developmental diseases in humans, known as neurocristopathies. Geminin is a molecule that has the ability to regulate cell cycle progression and differentiation, through interactions with the licensing factor Cdt1, transcription factors and chromatin remodeling factors. Previous studies from our laboratory have shown that Geminin is an important regulator of self-renewal and differentiation of early cortical progenitors. In order to understand the mechanisms that control self-renewal and differentiation of multipotent neural crest cells (NCCs) and gain insight into the molecular mechanism of human diseases, we studied the role of Geminin in the formation, self-renewal and differentiation of NCCs. Towards this direction, we performed in vivo and in vitro experiments, using animal models that have been generated in our laboratory and allow the conditional inactivation of Geminin in neural crest cells. Our results showed that deletion of Geminin causes severe morphological malformations in embryos that are characterized by the absence of midbrain, branchial arches and severe craniofacial malformation. Mutant embryos are dying a few days before birth. Moreover, during early embryonic development, the neural crest-derived structures, such as cranial and dorsal root ganglia, the maxillary and the mandibular components, and enteric progenitor cells, were severely affected. The decrease of enteric neural crest cells resulted in the formation of aganglionic gut that resembles with the phenotype of Hirschsprung disease. The conditional inactivation of Geminin resulted in the decreased formation of naïve vagal neural crest cells, while enteric neural crest cells were dramatically reduced. Geminin deficient enteric neural crest sells show increased apoptosis at E9.5 and E10.5, and decreased cell proliferation at E9.5. These findings, combined with the decreased self-renewal capacity of enteric progenitor cells (EPCs) in vitro, suggest that Geminin is important for the self-renewal and the survival of ENS progenitor cells. In addition, deletion of Geminin resulted in decreased committed enteric neural crest cells, that express enteric progenitor markers Phox2b, Ret and Mash1. In conclusion, our results highlight Geminin as an important molecule during the formation of multipotent neural crest cells. Geminin is required for the formation of vagal neural crest cells that colonize the gastrointestinal tract, and regulates survival and selfrenewal of these cells, as well as their transition from a multipotent state to the committed enteric lineage of progenitor cells. Moreover, conditional inactivation of Geminin leads to Hirschsprung-like phenotype that could be used as model organisms to study disease pathogenesis and help in the discovery of new therapies.