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| 小脳顆粒細胞 | |
|---|---|
 プルキンエ細胞の顆粒細胞、平行繊維、扁平化した樹状突起 | |
| 詳細 | |
| 位置 | 小脳 |
| 形 | 樹状突起が少ない小さな細胞 |
| 関数 | 興奮性の |
| 神経伝達物質 | グルタミン酸 |
| シナプス前結合 | 苔状繊維とゴルジ細胞 |
| シナプス後結合 | 小脳皮質への平行線維 |
| 神経解剖学の解剖用語 [Wikidataで編集] | |
小脳顆粒細胞は小脳皮質の厚い顆粒層を形成し、脳内で最も小さいニューロンの 1 つです。(顆粒細胞という用語は、脳のさまざまな部分にある無関係な種類の小さなニューロンを指すために使用されます。) 小脳顆粒細胞は、脳内で最も数が多いニューロンでもあります。人間の場合、その総数は平均で約 500 億と推定されており、これは脳のニューロンの約 3/4 を構成していることを意味します。[1]
構造
細胞体は小脳皮質の底部にある厚い顆粒層に詰め込まれています。顆粒細胞は4～5本の樹状突起のみを放出し、それぞれの先端は樹状突起爪と呼ばれる拡大部で終わっています。[1]これらの拡大部は苔状線維からの興奮性入力とゴルジ細胞からの抑制性入力 の部位です。
顆粒細胞の細い無髄軸索は、皮質の上部（分子）層まで垂直に伸び、そこで2つに分かれ、各枝は水平に伸びて平行繊維を形成します。垂直枝が2つの水平枝に分かれることで、特徴的な「T」字型になります。平行繊維は、分岐から各方向に平均3 mm伸び、全長は約6 mm（皮質層の全幅の約1/10）です。[1] 平行繊維は、伸びるにつれてプルキンエ細胞の樹状突起を通過し、通過する3～5本の樹状突起のうち1本と接触し、プルキンエ細胞の樹状突起棘と合計80～100のシナプス結合を形成します。[1] 顆粒細胞はグルタミン酸を神経伝達物質として使用しているため、標的に対して興奮作用を発揮します。
発達
正常な発達において、内因性のソニックヘッジホッグシグナル伝達は、外顆粒層（EGL）における小脳顆粒ニューロン前駆細胞（CGNP）の急速な増殖を刺激する。小脳の発達は後期胚発生から出生後早期に起こり、EGLにおけるCGNPの増殖は発達初期（マウスではP7、出生後7日目）にピークを迎える。[2] CGNPが最終的に小脳顆粒細胞（小脳顆粒ニューロン、CGNとも呼ばれる）に分化すると、内顆粒層（IGL）に移動して成熟した小脳を形成する（マウスではP20、出生後20日目までに）。[2]ソニックヘッジホッグシグナル伝達を異常に活性化する変異は、ゴーリン症候群のヒトおよび遺伝子操作されたマウスモデルにおいて小脳がん（髄芽腫）の素因となる。[3] [4]
関数
顆粒細胞は、入力のすべてを苔状繊維から受け取るが、その数は苔状繊維の 200 倍である (ヒトの場合)。したがって、顆粒細胞集団の活動状態における情報は苔状繊維の情報と同じであるが、はるかに拡張された方法で再コード化されている。顆粒細胞は非常に小さく、密集しているため、行動中の動物における顆粒細胞のスパイク活動を記録することは非常に困難であり、理論化の基礎として使用できるデータはほとんどない。顆粒細胞の機能に関する最も一般的な概念は、David Marrによって提案されたもので、苔状繊維入力の組み合わせをコード化できると示唆した。この考え方は、各顆粒細胞が 4～5 本の苔状繊維からの入力のみを受け取る場合、顆粒細胞は、その入力の 1 つだけがアクティブであれば反応しないが、2 つ以上がアクティブであれば反応するというものである。この「組み合わせコーディング」スキームにより、小脳は、苔状繊維のみの場合よりも、入力パターンをはるかに細かく区別できるようになる可能性がある。[5]
3Dゲノム構造
小脳顆粒細胞は、特徴的なゲノム構造を獲得します。それは、超長距離染色体内接触（10-100Mb）、特異的染色体間接触、そして生涯にわたる活性/不活性クロマチン区画化（scA/B）の再構築です。このゲノムダイナミクスは、細胞タイプ特異的遺伝子によって調節されますが、全体レベルでのCpG メチル化によって調節されるわけではなく、空間とエネルギーを管理するための細胞戦略である可能性があります。[6]
これらの特徴はすべてマウスとヒトの小脳組織で観察されているため、2種類の生物の寿命の違いにもかかわらず、マウスモデルは小脳顆粒細胞のゲノム構造を研究するための優れた動物モデルであると思われます。[6]
病気における役割
自閉症スペクトラム障害（ASD）を含む神経発達障害では、顆粒細胞のクロマチンリモデリングの変化が確認されています。これは、クロマチンリモデリングに関与するタンパク質をコードする遺伝子の変異によるものです。これらの遺伝子の1つがCHD4です。[7]
CHD4は、クロマチンリモデリングを通じて顆粒細胞とプルキンエ細胞間のシナプス形成を調節するタンパク質です（具体的には、ゲノムアクセシビリティを抑制します）。CHD4の変異は、ゲノム全体のプロモーターとエンハンサー（生理的発達条件下では抑制されている）へのアクセスの増加の結果として、シナプス形成の変化をもたらします。[8]しかし、クロマチンレベルでのこれらの変化は、小脳顆粒細胞の3Dゲノム構造には影響を及ぼしません。[6]
参考文献
- ^ abcd Llinas RR、Walton KD、Lang EJ (2004)。「第7章小脳」。Shepherd GM (編)『脳のシナプス組織』。ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。ISBN 978-0-19-515955-4。
- ^ ab Hatten, M (1995). 「発達中の小脳における神経パターン形成と特異性のメカニズム」Annu Rev Neurosci . 18 : 385–408. doi :10.1146/annurev.ne.18.030195.002125. PMID 7605067.
- ^ Roussel, M (2011). 「小脳」。小脳の発達と髄芽腫。発達生物学の最新トピック。第94巻。pp. 235–82。doi :10.1016/ B978-0-12-380916-2.00008-5。ISBN 9780123809162. PMC 3213765 . PMID 21295689.
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ Polkinghorn, W (2007). 「髄芽腫：腫瘍形成、現在の臨床パラダイム、およびリスク分類の改善に向けた取り組み」Nat Clin Pract Oncol . 4 (5): 295–304. doi :10.1038/ncponc0794. PMID 17464337. S2CID 24461280.
- ^ Marr D (1969). 「小脳皮質の理論」J. Physiol . 202 (2): 437–70. doi :10.1113/jphysiol.1969.sp008820. PMC 1351491. PMID 5784296 .
- ^ abc Tan, L., Shi, J., Moghadami, S., Parasar, B., Wright, CP, Seo, Y., et al. (2023). 「小脳顆粒細胞における3Dゲノム構造の生涯にわたる再構築」Science (アメリカ科学振興協会), 381(6662), 1112-1119 . doi:10.1126/science.adh325 ». https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh3253
- ^ レグエ、マルセラ (2022). 「Relevancia de los mecanismos epigenéticos en el Neurodesarrollo Normal y consecuencias de sus perturbaciones | Revista Médica Clínica Las Condes」。www.elsevier.es 。2024 年1 月 16 日に取得。
- ^ Goodman, Jared V.; Yamada, Tomoko; Yang, Yue; Kong, Lingchun; Wu, Dennis Y.; Zhao, Guoyan; Gabel, Harrison W.; Bonni, Azad (2020年7月9日). 「クロマチンリモデリング酵素Chd4はマウス脳のゲノム構造を制御する」. Nature Communications . 11 (1): 3419. doi :10.1038/s41467-020-17065-z. ISSN 2041-1723. PMC 7347877. PMID 32647123 .