Published November 18, 2016 | Version v1
Publication Open

Cellular Basis of Pineal Gland Development: Emerging Role of Microglia as Phenotype Regulator

Creators

  • 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 2. National University of Cuyo
  • 3. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza
  • 4. University of California, Davis

Description

The adult pineal gland is composed of pinealocytes, astrocytes, microglia, and other interstitial cells that have been described in detail. However, factors that contribute to pineal development have not been fully elucidated, nor have pineal cell lineages been well characterized. We applied systematic double, triple and quadruple labeling of cell-specific markers on prenatal, postnatal and mature rat pineal gland tissue combined with confocal microscopy to provide a comprehensive view of the cellular dynamics and cell lineages that contribute to pineal gland development. The pineal gland begins as an evagination of neuroepithelium in the roof of the third ventricle. The pineal primordium initially consists of radially aligned Pax6+ precursor cells that express vimentin and divide at the ventricular lumen. After the tubular neuroepithelium fuses, the distribution of Pax6+ cells transitions to include rosette-like structures and later, dispersed cells. In the developing gland all dividing cells express Pax6, indicating that Pax6+ precursor cells generate pinealocytes and some interstitial cells. The density of Pax6+ cells decreases across pineal development as a result of cellular differentiation and microglial phagocytosis, but Pax6+ cells remain in the adult gland as a distinct population. Microglial colonization begins after pineal recess formation. Microglial phagocytosis of Pax6+ cells is not common at early stages but increases as microglia colonize the gland. In the postnatal gland microglia affiliate with Tuj1+ nerve fibers, IB4+ blood vessels, and Pax6+ cells. We demonstrate that microglia engulf Pax6+ cells, nerve fibers, and blood vessel-related elements, but not pinealocytes. We conclude that microglia play a role in pineal gland formation and homeostasis by regulating the precursor cell population, remodeling blood vessels and pruning sympathetic nerve fibers.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتكون الغدة الصنوبرية البالغة من الخلايا الصنوبرية والخلايا النجمية والخلايا الدبقية الدقيقة والخلايا الخلالية الأخرى التي تم وصفها بالتفصيل. ومع ذلك، لم يتم توضيح العوامل التي تساهم في نمو الصنوبرية بشكل كامل، كما لم يتم تمييز سلالات الخلايا الصنوبرية بشكل جيد. طبقنا وضع العلامات المنهجية المزدوجة والثلاثية والرباعية للعلامات الخاصة بالخلايا على أنسجة الغدة الصنوبرية للفئران قبل الولادة وبعدها والناضجة جنبًا إلى جنب مع المجهر متحد البؤر لتوفير رؤية شاملة للديناميكيات الخلوية وسلالات الخلايا التي تساهم في نمو الغدة الصنوبرية. تبدأ الغدة الصنوبرية كإزالة للظهارة العصبية في سقف البطين الثالث. يتكون البدائية الصنوبرية في البداية من خلايا سلائفPax6 + محاذاة شعاعيًا تعبر عن الفيمنتين وتنقسم عند التجويف البطيني. بعد اندماج الظهارة العصبية الأنبوبية، ينتقل توزيع خلايا Pax6 + ليشمل الهياكل الشبيهة بالورود والخلايا المشتتة لاحقًا. في الغدة النامية، تعبر جميع الخلايا المنقسمة عن Pax6، مما يشير إلى أن الخلايا البادئة Pax6 + تولد الصنوبرية وبعض الخلايا الخلالية. تنخفض كثافة خلاياPax6 + عبر نمو الصنوبرية نتيجة للتمايز الخلوي والبلعمة الدبقية الدقيقة، لكن خلايا Pax6 + تظل في الغدة البالغة كمجموعة متميزة. يبدأ الاستعمار الدبقي الصغير بعد تكوين العطلة الصنوبرية. البلعمة الدبقية الدقيقة لخلاياPax6 + ليست شائعة في المراحل المبكرة ولكنها تزداد مع استعمار الخلايا الدبقية الدقيقة للغدة. في الغدة الدبقية الدقيقة بعد الولادة التابعة للألياف العصبية Tuj1 + والأوعية الدموية IB4 + وخلاياPax6 +. نثبت أن الخلايا الدبقية الدقيقة تبتلع خلايا Pax6 + والألياف العصبية والعناصر المرتبطة بالأوعية الدموية، ولكن ليس الصنوبرية. نستنتج أن الخلايا الدبقية الدقيقة تلعب دورًا في تكوين الغدة الصنوبرية والتوازن من خلال تنظيم مجموعة الخلايا السليفة، وإعادة تشكيل الأوعية الدموية وتشذيب الألياف العصبية المتعاطفة.

Translated Description (French)

La glande pinéale adulte est composée de pinéalocytes, d'astrocytes, de microglies et d'autres cellules interstitielles qui ont été décrites en détail. Cependant, les facteurs qui contribuent au développement pinéal n'ont pas été entièrement élucidés, pas plus que les lignées de cellules pinéales n'ont été bien caractérisées. Nous avons appliqué un marquage systématique double, triple et quadruple de marqueurs spécifiques aux cellules sur le tissu de la glande pinéale de rat prénatal, postnatal et mature, combiné à une microscopie confocale pour fournir une vue complète de la dynamique cellulaire et des lignées cellulaires qui contribuent au développement de la glande pinéale. La glande pinéale commence par une évagination du neuroépithélium dans le toit du troisième ventricule. Le primordium pinéal se compose initialement de cellules précurseurs Pax6+ alignées radialement qui expriment la vimentine et se divisent au niveau de la lumière ventriculaire. Après la fusion du neuroépithélium tubulaire, la distribution des cellules Pax6+ passe pour inclure des structures en forme de rosette et, plus tard, des cellules dispersées. Dans la glande en développement, toutes les cellules en division expriment Pax6, ce qui indique que les cellules précurseurs de Pax6+ génèrent des pinéalocytes et certaines cellules interstitielles. La densité des cellules Pax6+ diminue au cours du développement pinéal en raison de la différenciation cellulaire et de la phagocytose microgliale, mais les cellules Pax6+ restent dans la glande adulte en tant que population distincte. La colonisation microgliale commence après la formation de la cavité pinéale. La phagocytose microgliale des cellules Pax6+ n'est pas fréquente aux premiers stades, mais augmente à mesure que la microglie colonise la glande. Dans la microglie de la glande postnatale affiliée aux fibres nerveuses Tuj1+, aux vaisseaux sanguins IB4+ et aux cellules Pax6+. Nous démontrons que la microglie englobe les cellules Pax6+, les fibres nerveuses et les éléments liés aux vaisseaux sanguins, mais pas les pinéalocytes. Nous concluons que la microglie joue un rôle dans la formation et l'homéostasie des glandes pinéales en régulant la population de cellules précurseurs, en remodelant les vaisseaux sanguins et en élaguant les fibres nerveuses sympathiques.

Translated Description (Spanish)

La glándula pineal adulta está compuesta por pinealocitos, astrocitos, microglía y otras células intersticiales que se han descrito en detalle. Sin embargo, los factores que contribuyen al desarrollo pineal no han sido completamente dilucidados, ni los linajes de células pineales han sido bien caracterizados. Aplicamos el etiquetado sistemático doble, triple y cuádruple de marcadores específicos de células en el tejido de la glándula pineal de rata prenatal, posnatal y madura combinado con microscopía confocal para proporcionar una visión integral de la dinámica celular y los linajes celulares que contribuyen al desarrollo de la glándula pineal. La glándula pineal comienza como una evaginación del neuroepitelio en el techo del tercer ventrículo. El primordio pineal consiste inicialmente en células precursoras Pax6+ alineadas radialmente que expresan vimentina y se dividen en el lumen ventricular. Después de que el neuroepitelio tubular se fusiona, la distribución de las células PAX6+ pasa a incluir estructuras tipo roseta y, posteriormente, células dispersas. En la glándula en desarrollo, todas las células en división expresan PAX6, lo que indica que las células precursoras PAX6+ generan pinealocitos y algunas células intersticiales. La densidad de las células Pax6+ disminuye a lo largo del desarrollo pineal como resultado de la diferenciación celular y la fagocitosis microglial, pero las células Pax6+ permanecen en la glándula adulta como una población distinta. La colonización microglial comienza después de la formación del receso pineal. La fagocitosis microglial de las células Pax6+ no es común en las primeras etapas, pero aumenta a medida que la microglía coloniza la glándula. En la glándula postnatal, la microglía está afiliada a las fibras nerviosas Tuj1+, los vasos sanguíneos IB4 + y las células PAX6+. Demostramos que la microglía engloba células PAX6+, fibras nerviosas y elementos relacionados con los vasos sanguíneos, pero no pinealocitos. Concluimos que la microglía juega un papel en la formación de la glándula pineal y la homeostasis mediante la regulación de la población de células precursoras, la remodelación de los vasos sanguíneos y la poda de las fibras nerviosas simpáticas.

Files

journal.pone.0167063&type=printable.pdf

Files (7.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:97906bd74865fd8e9b0d5dd34d4d6540
7.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الأساس الخلوي لنمو الغدة الصنوبرية: الدور الناشئ للميكروغليا كمنظم للنمط الظاهري
Translated title (French)
Base cellulaire du développement de la glande pinéale : rôle émergent de la microglie en tant que régulateur du phénotype
Translated title (Spanish)
Bases celulares del desarrollo de la glándula pineal: papel emergente de la microglía como regulador del fenotipo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2550527679
DOI
10.1371/journal.pone.0167063

Is supplement to
https://openalex.org/W80543178 (Other)
https://openalex.org/W58132561 (Other)
https://openalex.org/W4206958898 (Other)
https://openalex.org/W298527586 (Other)
https://openalex.org/W2736122673 (Other)
https://openalex.org/W2408715360 (Other)
https://openalex.org/W2031958218 (Other)
https://openalex.org/W2003316057 (Other)
https://openalex.org/W1988637151 (Other)
https://openalex.org/W1986000210 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1473726170
  • https://openalex.org/W1503727145
  • https://openalex.org/W1512177737
  • https://openalex.org/W1597109281
  • https://openalex.org/W1600621860
  • https://openalex.org/W1607294450
  • https://openalex.org/W1700722732
  • https://openalex.org/W1966158216
  • https://openalex.org/W1966679644
  • https://openalex.org/W1967318633
  • https://openalex.org/W1981738039
  • https://openalex.org/W1982224607
  • https://openalex.org/W1984073377
  • https://openalex.org/W1988948047
  • https://openalex.org/W1990047065
  • https://openalex.org/W1993294657
  • https://openalex.org/W1996040685
  • https://openalex.org/W1997397043
  • https://openalex.org/W2005891911
  • https://openalex.org/W2007985135
  • https://openalex.org/W2010238834
  • https://openalex.org/W2014575379
  • https://openalex.org/W2021147672
  • https://openalex.org/W2024604750
  • https://openalex.org/W2027131663
  • https://openalex.org/W2029190354
  • https://openalex.org/W2030135612
  • https://openalex.org/W2034543773
  • https://openalex.org/W2038438278
  • https://openalex.org/W2039249011
  • https://openalex.org/W2040836184
  • https://openalex.org/W2063589636
  • https://openalex.org/W2065511530
  • https://openalex.org/W2067551275
  • https://openalex.org/W2073145669
  • https://openalex.org/W2076152690
  • https://openalex.org/W2078184977
  • https://openalex.org/W2084557287
  • https://openalex.org/W2090069168
  • https://openalex.org/W2123891770
  • https://openalex.org/W2129618668
  • https://openalex.org/W2131997132
  • https://openalex.org/W2139103260
  • https://openalex.org/W2140910721
  • https://openalex.org/W2142662837
  • https://openalex.org/W2151063609
  • https://openalex.org/W2152659691
  • https://openalex.org/W2185163537
  • https://openalex.org/W2186244924
  • https://openalex.org/W2261364877
  • https://openalex.org/W2300114742
  • https://openalex.org/W2300755804
  • https://openalex.org/W2314848516
  • https://openalex.org/W4323238746