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菱形唇は、脊椎動物の胚内で一時的に認識できる発達中の中脳の後部です。第四脳室の天井から背側神経上皮細胞まで後方に伸びています。[1]菱形唇は、後脳の発達の初期段階で認識できる菱形小節1-8 (r1-r8)に基づいて 8 つの構造単位に分けることができます。 [2]顆粒細胞と 5 つの脳幹核を生成する菱形唇は、複雑な小脳神経系の発達に重要な役割を果たします。[3]
歴史
1890 年代後半に行われたヒトの胎児の研究を通じて、スイスの解剖学者ヴィルヘルム・ヒスは、形態、胚発生後期における染色体分裂の持続、および後脳末梢を通るニューロンの流れの配置において、後脳神経上皮の他の部分とは異なる後脳神経上皮の一部を特定しました。彼はこの領域を「rautenlippe」、つまり菱形唇と名付けました。これは、口の形によく似た第四脳室の菱形の開口部から発しているように見えたためです。彼は、菱形唇に小脳前駆細胞があり、それが腹側に移動し、橋核とオリーブ核に集まると提唱しましたが、当時利用可能な方法論では、収集できる証拠の量が限られていました。小脳前部ニューロンが背側起源であるという最初の本当の証拠は、1990年代にニワトリとウズラのキメラの使用を通じて得られました。これは、ウズラの後脳神経上皮の一部を卵内でニワトリの胚に移植する技術です。ウズラの娘細胞の腹側への移動を追跡することで、ヒスの理論が確認されました。[4]
発達
| メテンセファロン | |
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| 識別子 | |
| ニューロレックスID | ビルンレックス965 |
| 神経解剖学の解剖用語 [Wikidataで編集] | |
小脳領域の起源
- FGF8遺伝子とEN1遺伝子は、中脳と後脳領域のパターン形成に重要な役割を果たしている。[7]特に、研究では、FGF8の異なる投与量が視蓋または小脳を特定するように見えることが示されており、FGF8の強い投与量にさらされた領域は小脳の特徴を獲得し、弱い投与量にさらされた領域は視蓋になる。[8]
菱形唇の細胞寄与
- 小脳の神経の分化は、第四脳室の対称的な膨らみとして始まる。[7]胎生9日目から11日目頃に、細胞が2つの領域、すなわち菱形唇と脳室帯から発生する。菱形唇は、グルタミン酸作動性顆粒ニューロン（r1から進化）と5つの脳幹核（r6-r8から進化すると考えられる）を生成する。脳幹核の1つである下オリーブ核は、登攀線維を投射してプルキンエ細胞を支配する。他の4つの核（外楔状核、外側網状核、橋核、視床網状核）は、苔状線維を投射して顆粒ニューロンを支配する。[2] [4] [7]一方、脳室領域の細胞はGABA作動性プルキンエ細胞（別の種類の小脳ニューロン）と深部小脳核に進化する。[8]
菱形唇の発達
- 第四脳室と脳頂板の間に位置する菱形唇はr1からr8まで伸びており、後の発達で脳幹が曲がるにつれて、上部（小脳）と下部（後脳）に分割されます。[2] [7]基本的なヘリックス-ループ-ヘリックス構造を持つ転写因子であるMath1の発現は、菱形唇の胚上皮を制御し、胎生9.5日目（E9.5）の早い段階で中脳と後脳領域で発現します。[7] [9] Math 1 -nullマウスは、小脳の顆粒ニューロンと前小脳系の橋核を含むいくつかの菱形唇派生物がないことが示されています。[7]菱形唇は時間的運命マップに従って構成されており、その中で最初に胚芽層から（E12.5より前に）移行したMath1発現前駆細胞は深部核ニューロンになり、その後（E13）に排出されたものは顆粒細胞になる。 [8]ヒヨコとウズラのキメラ実験では、r1が顆粒細胞前駆細胞の最も可能性の高い供給源であることが示された。菱形唇の内側で、顆粒細胞前駆細胞は分裂して単極性形態を発達させ、目的地に向かって突出する単一の突起を持つ。[7]
- 発達が進むにつれて、RL に由来する顆粒前駆細胞が外顆粒層 (EGL) を生成します。この動きは E15 から P15 (胎生期 15 と出生後期 15) の間に起こります。EGL は小脳全体を包む二次胚芽上皮です。[8]この期間は小脳の重要な発達段階です。EGL 前駆細胞の拡大により、成人の小脳皮質でプルキンエ細胞の 250 倍のニューロンの大きな集団が形成されます。[6] EGL の顆粒ニューロンは、細胞増殖において特定の重要な役割を果たす遺伝子を発現します。これらの遺伝子は、Math1、RU49/Zipro1、および Zic1 と呼ばれます。[7]前述のように、Math1 は RL の発達初期に発現します。 RU49/Zipro1のノックアウト実験では脳の構造にほとんど変化は見られませんでしたが、これらの遺伝子の過剰発現は顆粒細胞の量と外側EGLの増殖の劇的な増加をもたらしました。[7]この結果は、RU49/Zipro1遺伝子が細胞増殖に十分な役割を果たしていることを示唆しています。
- P15頃、顆粒細胞の増殖には、大きく分岐した樹状突起を特徴とする小脳ニューロンの一種であるプルキンエ細胞との相互作用が必要です。[8]これらの細胞は、顆粒細胞前駆細胞のさらなる増殖を制御するタンパク質であるソニックヘッジホッグ（Shh）を放出します。 [7]これは、P15頃の顆粒細胞前駆細胞の増殖が、転写する遺伝子（RU49/Zipro1）と接続細胞の産物（Shh）によって制御されることを意味します。
- EGLが完全に形成されると、顆粒細胞前駆細胞は内側に移動し、内顆粒層と呼ばれる層を形成します。移動の直前に、細胞は一連の電気生理学的変化を経ます。NMDA受容体が活性化され、細胞がさらに移動できるように準備されると考えられています。[7]これらのNMDA受容体の活性化は、細胞の脱分極を引き起こします。この脱分極のバランスをとるために、チャネルGIRK2が活性化されます。これは、NMDA受容体が細胞を脱分極した後、細胞を過分極させるのに関与しています。[7] これらの変化が起こっている間、細胞は放射状グリア細胞によってこの新しい層に導かれます。細胞がIGLに入ると、分裂が停止し、Math1遺伝子を発現しなくなります。
- 顆粒細胞成熟の最終段階はIGLで起こる。この段階では、顆粒細胞はGC5受容体やGABA受容体など、成熟した受容体の異なるセットを発現する。新しい細胞も顆粒細胞と接触する。主に小脳前核に見られる苔状線維はIGLの顆粒細胞と接触する。顆粒ニューロンも伸びてゴルジ細胞と接触する。[7]
参考文献
- ^ Gilthorpe JD、Papantoniou EK、Chédotal A、Lumsden A、 Wingate RJ (2002年10月)。「小脳菱形唇誘導体の移動」。発達。129 (20): 4719–28。PMID 12361964 。
- ^ abc Dun XP (2012年8月). 「登上線維ニューロンの起源と菱形唇の定義」.国際発達神経科学誌. 30 (5): 391–5. doi :10.1016/j.ijdevneu.2012.02.002. PMID 22406199.
- ^ Wingate RJ (2001年2月). 「菱形唇と小脳の早期発達」Current Opinion in Neurobiology . 11 (1): 82–8. doi :10.1016/S0959-4388(00)00177-X. PMID 11179876.
- ^ ab Ray RS、Dymecki SM（2009年12月）。「Rautenlippe Redux - 前小脳菱形唇の統一的見解に向けて」。Current Opinion in Cell Biology。21（6）：741–7。doi ：10.1016 /j.ceb.2009.10.003。PMC 3729404。PMID 19883998。
- ^ ロッド・シーリー（2012年）。シーリーの解剖学と生理学。ニューヨーク、NY：マグロウヒル。p.1152。ISBN 978-0-07-352561-7。
- ^ ab Hatten ME、Heintz N (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」。Annual Review of Neuroscience。18 : 385–408。doi : 10.1146 /annurev.ne.18.030195.002125。PMID 7605067。
- ^ abcdefghijklm Wang VY、 Zoghbi HY（2001年7月）。「小脳発達の遺伝的制御」。Nature Reviews Neuroscience。2（7）：484–91。doi ：10.1038/35081558。PMID 11433373 。
- ^ abcde Carletti B、Rossi F（2008年2月）。 「小脳における神経新生」。The Neuroscientist。14 （ 1）：91–100。doi ：10.1177/1073858407304629。PMID 17911211 。
- ^ Rowan, Alison (2005). 「数学の謎」Nature Reviews Neuroscience 6 ( 12): 916. doi : 10.1038/nrn1813 .
さらに読む
- Rowan, Alison (2006). 「発達：小脳発達のマッピング」Nature Reviews Neuroscience . 7 (8): 598. doi : 10.1038/nrn1982 .
外部リンク
- ウィンゲートラボ