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| 神経節隆起 | |
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| 識別子 | |
| メッシュ | D000097803 |
| 解剖学用語 [Wikidataで編集] | |
神経節隆起（GE ）は、神経系の発達において細胞と軸索の移動を導く一時的な構造です。[1]神経発達の胚および胎児期に存在し、視床と尾状核の間に見られます。[1]
隆起は終脳の腹側脳室帯の 3 つの領域(外側隆起、内側隆起、尾側隆起) に分かれており、胚発生中に接線方向の細胞移動を促進します。接線方向の移動は放射状グリア細胞との相互作用を伴いません。代わりに、介在ニューロンは放射状グリア細胞を垂直に移動して最終位置に到達します。接線方向の移動経路をたどる細胞の特性と機能は、それらの生成場所と正確なタイミングに密接に関連しているようであり、[2] GE は GABA 作動性皮質細胞集団の構築に大きく貢献しています。[1] [3] [4] GE が貢献するもう 1 つの構造は基底核です。[5] GE は、視床から皮質に成長する軸索を誘導し、その逆も同様です。[1]
ヒトでは、GEは1歳までに消失します。[1]発達の過程では、神経細胞の移動は胚葉が消滅するまで続き、その時点で胚葉の残骸が隆起を形成します。[1]
分類
神経節隆起は、脳室下帯内の位置に基づいて 3 つのグループに分類されます。
- 内側神経節隆起（MGE）
- 外側神経節隆起（LGE）
- 尾側神経節隆起（CGE）[6]
内側神経節隆起と外側神経節隆起は溝で区切られています。LGEと MGE の独立した前駆細胞集団を決定するには、 Nkx2-1、Gsx2、およびPax6の発現が必要です。これら 3 つの遺伝子間の相互作用によって、異なる前駆細胞ゾーンの境界が定義され、これらの遺伝子の変異によって、MGE、LGE、腹側外套 (VP)、および前脚内領域 (AEP) の周囲に異常な拡大が生じる可能性があります。GE の細胞は非常に均質で、MGE、LGE、および CGE はすべて小さく暗い不規則な核と中程度の密度の細胞質を持っていますが、各隆起は、生成される子孫の種類によって識別できます。[6]生成されるさまざまな種類の子孫の詳細については、以下の個々の GE セクションを参照してください。
さらに、脳室下帯は、 Dlx遺伝子を発現する、接線方向に移動する介在ニューロンの複数の流れの出発点です。この領域では、3 つの主要な接線方向の移動経路が特定されています。
これらの経路は時間的および空間的に異なっており、さまざまな GABA 作動性介在ニューロンと非 GABA 作動性介在ニューロンを生成します。GE が誘導する GABA 作動性介在ニューロンの一例としては、大脳新皮質のパルブアルブミン含有介在ニューロンがあります。GE が誘導する非 GABA 作動性介在ニューロンの例としては、嗅球のドーパミン作動性介在ニューロンや線条体のコリン作動性介在ニューロンがあります。これらの経路に沿って移動する細胞は、それぞれ異なる速度で移動します。GE 由来の細胞の一方向移動速度を制御する分子として、肝細胞増殖因子/ 散乱因子 (HGF/SF) やさまざまな神経栄養因子が挙げられます。[2]
内側神経節隆起（MGE）
発達中のMGEの主な目的は、GABA作動性 星状細胞を生成し、その移動を大脳新皮質に導くことです。[6]大脳皮質のほとんどのGABA作動性介在ニューロンの前駆細胞は、皮質下前駆領域から移動します。より具体的には、MGEから大脳新皮質への移動経路を機械的に切断すると、大脳新皮質のGABA作動性介在ニューロンが33%減少します。[6] MGEは、基底核と海馬のニューロンとグリアの一部も生成します。 [6] [7] MGEはカハール・レツィウス細胞の供給源でもある可能性がありますが、これはまだ議論の余地があります。[6]胚発生の初期段階では、皮質の介在ニューロンは主にMGE [8]とAEPに由来します。試験管内実験では、MGE細胞は1日あたり300μm以上移動し、LGE細胞の移動の3倍の速さであることが示されています。[2] LGEと比較したMGEの時間枠と機能の詳細については、次のセクションを参照してください。
外側神経節隆起（LGE）
MGE の発達の初期の段階と比較すると、LGE は中期胚発生段階の後半で細胞の接線方向の移動を助けます。この段階でほとんどの細胞の移動を皮質に導く MGE とは異なり、LGE は皮質への細胞の移動にはあまり貢献せず、代わりに多くの細胞を嗅球に導きます。実際、嗅球への移動は成人期まで LGE によって主導されます。新しく生成されたニューロンが前部脳室下帯から嗅球までたどる経路は、吻側移動流と呼ばれます。胚発生の後期段階では、LGE と MGE の両方が皮質、特に皮質の増殖領域への細胞移動を導きます。[2]いくつかの研究では、LGE も大脳新皮質に細胞を導くことがわかりましたが、これはまだ議論の余地があります。[6]試験管内では、LGEから移動する細胞は1日あたり100μmの速度で移動し、MGE細胞よりも遅い。[2]
尾側神経節隆起（CGE）
尾側神経節隆起は皮質介在ニューロンの生成に不可欠なもう一つの皮質下構造である。これは側脳室の隣、LGEとMGEが融合する場所の後ろに位置する。[6] CGEは、中部から尾側の視床で始まる前部内側神経節隆起と側方神経節隆起が融合したものである。CGE内には2つの分子ドメインが存在し、尾側MGEとLGEの延長部によく似ている。[9] CGEは、遺伝子発現パターンと生成される子孫においてLGEおよびMGEとは異なる。MGEの細胞とは異なり、CGEの細胞がパルブアルブミン含有ニューロンであることはまれであった。CGEの細胞の大部分はGABA作動性介在ニューロンであったと思われるが、それらが位置する場所に応じて、CGE由来の細胞は非常に多様である。 CGE由来細胞には、GABA作動性介在ニューロン、有棘介在ニューロン、苔状細胞、錐体ニューロンおよび顆粒ニューロン、さらにはオリゴデンドロサイトやアストロサイトのグリア細胞が含まれる。[6]
細胞の移動
神経節隆起の細胞は大脳新皮質に接線方向に移動して介在ニューロンを生じます。このプロセスを方向付けるために、さまざまな分子メカニズムが協力しています。大脳皮質への胚介在ニューロンの移動は、MGE の一連の運動促進成長因子、線条体と LGE の反発因子、神経節隆起の移動通路の許容因子、および皮質自体の誘引因子によって媒介されます。[3] LGE の細胞は、線条体領域 (尾状核と被殻) と隔壁および扁桃体の一部に移動しています。MGE 細胞は、淡蒼球と隔壁の一部への移動経路をたどります。 CGE は側坐核、条線終末床核、海馬、扁桃体の特定の核に介在ニューロンを発生させます。この方向性のある移動は、これらのサブパレル領域間の遺伝子発現の差によって引き起こされます。[4]介在ニューロンとオリゴデンドロサイトの分化と特異化には、 Dlx1、Dlx2、Gsh1、Mash1、Gsh2、Nkx2.1、Nkx5.1、Isl1、Six3、Vax1などの一連の遺伝子が関与しています。[4]
指向性移動の分子メカニズム
発達中の神経節隆起からの細胞の移動は、さまざまな運動因子、細胞運動性を高める分子、走化性分子によって誘導される。運動因子HGF/SF は細胞運動性を高め、細胞を大脳皮質下領域から遠ざけ、移動する細胞がたどる経路を画定する。BDNFなどの神経栄養因子は、移動の誘導に関与する運動因子ファミリーである。大脳皮質は化学誘引分子（皮質の NRG1 タイプ I および II など）を供給し、大脳皮質下領域は化学反発分子（Slit など）を生成して細胞の移動を誘導する。さらに、このプロセスが発生するには、移動経路内のいくつかの許容因子（ NRG1タイプ IIIなど）が必要である。[3] [4]
神経伝達物質GABAと5-HTも移動に関与していると考えられています。高濃度の GABA はランダムな細胞運動 (「ランダムウォーク移動」) を引き起こすことが確認されていますが、低濃度では方向性のある移動が促進されます。5-HT は介在ニューロンを皮質板に組み込むプロセス、および介在ニューロンのサブポピュレーションへの分化に関係しています。[4]
関連疾患
脳室領域から意図した目的地への細胞の移動およびその分化の成功は、機械的モーターへの干渉、または運動を開始し、細胞を移動させ、その移動を終了する分子シグナルの変化など、さまざまな方法で中断される可能性があります。移動に影響を与える分子の機能は細胞運動に限定されず、神経発生に関連するイベントとかなり重複しています。その結果、ニューロン移動症候群は分類が困難です。ニューロン移動症候群の最大のクラスは滑脳症です。これには、皮質回旋の完全な欠如である無脳回から、異常に厚い皮質を伴う厚い脳回（広がった脳回）まで、単純化された皮質の範囲が含まれます。
ニューロンの誤移動は、両側性脳室周囲結節性異所性症を引き起こす可能性があり、これは側脳室の内側を覆うニューロン異所性症として認識される疾患です。ゼルウェガー症候群は、大脳皮質および小脳皮質の多小脳回に似た皮質異形成を特徴とし、シルビウス溝周囲の肥厚脳回および局所的/脳室上衣下異所性症を伴うこともあります。カルマン症候群は、精神遅滞、性腺機能低下症、および嗅球の発達不全 を伴う嗅覚障害として認識されます。
軸索投射および軸索形成の障害は、純粋なものであることはほとんどなく、ニューロン移動遺伝子と密接に関連しています。これには、特に脳梁無形成症が含まれます。
神経要素の形成障害は皮質異形成を引き起こす可能性がある。その例としては、異所性神経新生、小脳症、細胞生存の変化による過形成、アポトーシスの減少、異所性などが挙げられる。[10]
さらなる研究
大脳基底核から大脳新皮質への細胞の移動については、さらに研究を進める必要がある。これを制御する分子メカニズムはまだ完全には解明されていない。ニューロンの移動を妨げる可能性のある既知の変異の数は急速に増加しており、さらに研究が進むにつれて増え続けるだろう。脳のように複雑なシステムで細胞を正しく配置するために必要な分子段階の複雑さは驚くべきものであり、この複雑なパズルのピースが増えるにつれて、ニューロンの移動に関連する障害を治療し、外傷、脳卒中、発育不全、老化によって引き起こされる損傷を修復する戦略を思いつくことが容易になるだろう。[10]
参考文献
- ^ abcdef Encha-Razavi & Sonigo. (2003). 発達中の脳の特徴.子どもの神経系. pp. 426–428
- ^ abcde Marín, O; Rubenstein, JL (2001 年 11 月). 「長く驚くべき旅: 終脳における接線方向の移動」. Nature Reviews. Neuroscience . 2 (11): 780–90. doi :10.1038/35097509. PMID 11715055. S2CID 5604192.
- ^ abc Ghashghaei, HT; Lai, C; Anton, ES (2007 年 2 月)。「成人の脳におけるニューロンの移動: すでにそこに到達しているのか?」。Nature Reviews。神経科学。8 ( 2) : 141–51。doi :10.1038/nrn2074。PMID 17237805。S2CID 9322780 。
- ^ abcde Hernández-Miranda、Parnavelas、Chiara。(2010) 皮質介在ニューロンの生成と移動に関与する分子とメカニズム。ASN Neuro、2 (2)。pp. 75-86。
- ^ Purves, D., Augustine, G., Fitzpatrick, D., Hall, W., LaMantia, AS, McNamara, J., White, L. (2008). Neuroscience. 第 4 版. Sinauer Associates. pp. 555–8. ISBN 978-0-87893-697-7。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ abcdefghi Brazel, CY; Romanko, MJ; Rothstein, RP; Levison, SW (2003年1月). 「哺乳類の脳室下帯の脳発達における役割」. Progress in Neurobiology . 69 (1): 49–69. doi :10.1016/s0301-0082(03)00002-9. PMID 12637172. S2CID 24001139.
- ^ Sanes、Reh、Harris. (2012).神経系の発達. 第3版. Academic Press. pp. 62–63. ISBN 978-0-12-374539-2 .
- ^ Lavdas、Grigoriou、Pachnis、Parnavelas (1999)。内側神経節隆起は、発達中の大脳皮質における初期ニューロン集団を生み出す。The Journal of Neuroscience、99 (19)。pp. 7881–7888。
- ^ワンダーズ、 CP ; アンダーソン、SA (2006年9 月) 。「皮質介在ニューロンの起源と仕様」。ネイチャーレビュー。神経科学。7 ( 9): 687–96。doi :10.1038/nrn1954。PMID 16883309。S2CID 3329713。
- ^ ab Ross, ME, & Walsh, CA (2001). ヒトの脳の奇形と神経細胞の移動に関する教訓。Annual Review of Neuroscience、24 (1)、1041–1070。