Aivokalvot koostuvat kolmesta kalvokerroksesta, joita kutsutaan dura materiksi, arachnoidiseksi materiksi ja pia materiksi. Arachnoid mater ja pia mater ovat yhteydessä toisiinsa ja muodostavat leptomeningit. Aivokalvot suojaavat keskushermostoa (CNS), aivot ja selkäydin mukaan luettuina, paitsi suoraan paksujen ulkokerrostensa avulla myös epäsuorasti pehmentämällä niitä subaraknoidaalitilaan täytetyn selkäydinnesteen avulla. Lisäksi aiempi tutkimus osoitti, että aivokalvojen poistaminen heikentää aivokuoren kehitystä (1). Tämä viittaa siihen, että aivokalvoilla on muitakin tehtäviä kuin suojaaminen. Tämän ajatuksen tueksi on raportoitu, että aivokalvot muokkaavat aivokuoren hermosolujen syntyä aivojen varhaisen kehityksen aikana tuottamalla trofisia tekijöitä, kuten retinohappoa (2). Näin ollen on todennäköistä, että niillä on keskeinen rooli aivokuoren neurogeneesissä säätelemällä alkion neuraalisia kantasoluja/progenitorisoluja (NSPC) (3).

Näiden roolien ja vaikutusten lisäksi yhä useammat todisteet osoittavat nyt, että aivokalvot itsessään toimivat kantasolujen kapeikkona. Bifari ym. raportoivat ensimmäisenä, että kehittyvien hiiriaivojen leptomeninges ilmentää NSPC:n merkkiainetta nestiniä ja että leptomeningesistä eristetyillä nestin+-soluilla oli NSPC:iden toimintaa, jotka erilaistuvat neuroneiksi in vivo ja in vitro (4). Myöhemmin osoitimme, että aikuisten hiirten ehjistä aivoalueista eristetyistä leptomeningeistä puuttuu kantasolupotentiaali (5). Nämä havainnot osoittivat, että leptomeningeaalisilla NSPC:illä on potentiaalia edistää kortikaalista neurogeneesiä varhaisissa kehitysvaiheissa.

Käyttämällä aikuisia hiiriä iskeemisen aivohalvauksen jälkeen osoitimme aiemmin, että nestin+ iskemian indusoimia NSPC:itä (iNSPC) esiintyi iskeemisten alueiden leptomeningeissä, eikä niitä havaittu ei-iskeemisten alueiden leptomeningeissä (5). Iskeemisiltä alueilta eristetyt leptomeningeaaliset solut tuottavat neurosfäärin kaltaisia soluryhmiä, joista syntyy hermosoluja, myös neuroneja (5). Lisäksi osoitimme, että merkityt leptomeningeaaliset solut iskeemisiltä alueilta vaelsivat aivokuoren aivohalvauksen jälkeisille alueille ja että ne erilaistuivat kaksoiskortiinia (DCX) sisältäviksi epäkypsiksi hermosoluiksi (6). Nämä havainnot osoittavat, että patologisissa olosuhteissa, kuten iskeemisen aivohalvauksen jälkeen, leptomeningeaaliset iNSPC-solut voivat edistää aivojen korjautumista kortikaalisen neurogeneesin kautta.

Leptomeningeaaliset solut ovat histologisesti jatkuvia kortikaalisen parenkyymin kanssa verisuonia pitkin, ja ne sijaitsevat perivaskulaarisessa kapeikossa verisuoniperisyyteinä (7). Osoitimme, että leptomeningeaaliset nestin+-solut levittäytyivät kortikaaliseen parenkyymiin, lokalisoituivat CD31+-endoteelisolujen läheisyyteen ja ilmentivät perisyyttisiä tekijöitä, kuten PDGFRβ:tä ja NG2:ta (5). Vaikka perisyyttien tehtävät ovat edelleen epäselviä, on hyvin dokumentoitu, että perisyyteillä on eri elimissä, myös keskushermostossa, multipotentti kantasoluaktiivisuus (8). Käyttämällä hiiriä eri kehitysvaiheissa, mukaan lukien alkio-, postnataali- ja aikuisvaihe, osoitimme kuitenkin äskettäin, että aivojen perisyytit vähensivät asteittain kantakykyään postnataalikaudella ja menettivät sen aikuisuuteen mennessä (9). Siksi on todennäköistä, että aikuisten aivojen perisyyteillä on pikemminkin somaattisten solujen kuin kudokseen sitoutuneiden kantasolujen ominaisuuksia. Uudelleenohjelmoinnin on kuitenkin raportoitu aiheuttavan sen, että aikuisten aivojen perisyytit muuttuvat muiksi kuin perisyyttisiksi linjoiksi, kuten neuronaalisiksi linjoiksi (10). Tämän käsityksen tueksi osoitimme, että aikuisten aivojen perisyytit, joilla ei ole kantasoluaktiivisuutta normaalioloissa, saivat kantasoluaseman takaisin vasteena iskemiaan, oletettavasti solujen uudelleenohjelmoinnin kautta, joka tapahtuu mesenkymaalis-epiteliaalisen siirtymän kautta (11,12). Osoitimme myös, että iskeemisiltä alueilta, myös leptomeningistä, eristetyillä PDGFRβ+-soluilla on multipotentti kantasoluaktiivisuus, joka synnyttää hermosoluja (11,12). Siksi ehdotimme, että aivojen perisyytit, jotka lokalisoituvat leptomeningejä pitkin kortikaaliseen parenkyymiin, ovat todennäköisesti leptomeningeaalisten kantasolujen alkuperä.

Hyvin hiljattain Bifari ym. raportoivat, että vastasyntyneen aivojen leptomeningeissä on säteittäisiä glian kaltaisia soluja, jotka muistuttavat subventrikulaarisessa vyöhykkeessä olevia NSPC:tä (13). Lisäksi he osoittivat, että leptomeningeaaliset radiaalisen glian kaltaiset neuraaliset esiasteet vaeltavat leptomeningeistä aivokuorelle ja erilaistuvat toiminnallisesti integroituneiksi aivokuoren neuroneiksi. Nämä havainnot olivat yhdenmukaisia aikaisemman raporttimme kanssa, joka osoitti, että kortikaaliset neuronit ovat peräisin osittain leptomeningeaalisista NSPC:istä (6). Kuitenkin leptomeningeaaliset radiaalisen glian kaltaiset neuraaliset esiasteet ovat todennäköisesti pikemminkin neuronaalisia esiasteet kuin NSPC:t, koska ne erilaistuivat neuronaalisiksi linjoiksi, jotka ilmentävät HuC/D:tä, DCX:ää, NeuN:ää ja Stab2:ta, mutta eivät astrosyytti- ja oligodendrosyytti-linjoiksi. Lisäksi käyttämällä geneettistä kartoitusta PDGFRβ:llä Cre-loxP-järjestelmän avulla, tekniikkaa, jolla leptomeningeaaliset solut merkitään selektiivisesti, ja yhden solun transkriptomiikkaa Bifari et al. päättelivät, että kortikaaliset neuronit ovat osittain peräisin PDGFRβ+ radiaalisen glian kaltaisista neuraalisista esiasteista leptomeningeissä (13). Huomionarvoista on, että yhden solun transkriptomiikan avulla he osoittivat myös, että leptomeningeaaliset PDGFRβ+-solut synnyttävät erityyppisiä klustereita, joilla oli radiaalisen glian kaltaisten linjojen lisäksi perisytti-/fibroblastisten, endoteelisten ja mikroglialisten linjojen piirteitä. Osoitimme kuitenkin äskettäin, että aivohalvauksen jälkeisiltä alueilta, leptomeningit mukaan lukien, eristetyillä PDGFRβ+-perisyyteillä on multipotenttia kantasoluaktiivisuutta ja että ne synnyttävät neuraalisten (esim. neuronien) lisäksi myös verisuonilinjoja (esim. endoteelisoluja ja mikroglioita) (11,12). Näin ollen on mahdollista, että PDGFRβ+ leptomeningeaalisten solujen erilaiset fenotyypit johtuvat niiden alkuperäisestä monikykyisyydestä. Aiemmin osoitimme myös, että iskeemisiltä alueilta, myös leptomeningesistä, peräisin olevat nestin+/NG2+/PDGFRβ+ iNSPC:t, jotka ovat todennäköisesti peräisin aivojen monipotenttisista perisyyteistä, ilmentävät mesenkymaalista merkkiainetta vimentiiniä (5,6). Vimentiini ilmentyy kuitenkin myös radiaalisissa glian kaltaisissa soluissa (14). Vaikka perisyyttien, glian ja NSPC-solujen väliset suhteet ovat edelleen epäselviä (15), Birbrair ym. jakoivat multipotentit perisyytit kahteen alatyyppiin (tyypin 1 ja tyypin 2 perisyytit). Lisäksi he osoittivat, että nestin+/NG2+/PDGFRβ+-tyypin 2 perisyyteillä on potentiaalia erilaistua neuraalisiksi linjoiksi (16). Mielenkiintoista on, että tyypin 2 perisyyteillä on piirteitä, jotka muistuttavat neuraalisia esiasteita, joilla on NG2-glian ominaisuuksia (17). Siksi on mahdollista, että tarkastelemme vain samojen PDGFRβ+ leptomeningeaalisten solujen osajoukkoja eri vaiheissa (esim. vastasyntynyt vs. aikuinen) ja/tai erilaisissa olosuhteissa (esim. normaali vs. patologinen).

PDGFRβ+ leptomeningeaalisten solujen tarkat piirteet olisi selvitettävä lisätutkimuksissa. Kertyvä todistusaineisto osoittaa kuitenkin, että koko keskushermostoa, mukaan lukien aivot (4-6,13,18,19) ja selkäydin (20), peittävissä leptomeningeissä on kantasolujen kaltaisia populaatioita, jotka erilaistuvat hermosoluiksi. Leptomeningeaalisia kantasoluja/progenitorisoluja on havaittu paitsi varhaiskehityksen aikana normaaleissa olosuhteissa (4,13,18) myös aikuisiässä patologisissa olosuhteissa (5,6,19,20). Näin ollen leptomeningistä pitäisi tulla uusi kohde keskushermoston kehityshäiriöiden ja sairauksien hoidossa.