シュワン細胞または神経鞘細胞(ドイツの生理学者テオドール・シュワンにちなんで命名)は、末梢神経系(PNS)の主要なグリア細胞です。グリア細胞はニューロンをサポートする機能を持ち、PNSには衛星細胞、嗅覚鞘細胞、腸管グリア、パチニ小体などの感覚神経終末に存在するグリアも含まれます。シュワン細胞には、ミエリン形成型と非ミエリン形成型の2種類があります。[ 1 ] ミエリン形成型シュワン細胞は、運動ニューロンと感覚ニューロンの軸索を包み込み、ミエリン鞘を形成します。シュワン細胞プロモーターは、ヒトジストロフィン遺伝子の下流領域に存在し、短縮された転写産物を生成し、それが組織特異的な方法で再び合成されます。
末梢神経系の発達過程において、ミエリン形成の調節機構は特定の遺伝子のフィードフォワード相互作用によって制御され、転写カスケードに影響を与え、ミエリン化された神経線維の形態を形成する。[ 2 ]
シュワン細胞は、末梢神経生物学の多くの重要な側面に関与しています。例えば、軸索に沿った神経インパルスの伝導、神経の発達と再生、ニューロンへの栄養サポート、神経細胞外マトリックスの産生、神経筋シナプス活動の調節、Tリンパ球への抗原提示などです。
シャルコー・マリー・トゥース病、ギラン・バレー症候群(急性炎症性脱髄性多発神経根症型)、シュワン細胞腫症、慢性炎症性脱髄性多発神経障害、およびハンセン病はすべて、シュワン細胞が関与する神経障害である。
シュワン細胞は、末梢神経線維(有髄神経線維と無髄神経線維の両方)を生かし続けるグリア細胞の一種です。有髄軸索では、シュワン細胞がミエリン鞘を形成します。この鞘は連続していません。個々のミエリン形成シュワン細胞は 軸索の約1 mmを覆っています[ 3 ]。これは、軸索1 mの長さに沿って約1000個のシュワン細胞が存在することに相当します。隣接するシュワン細胞間の隙間はランヴィエの結節と呼ばれます。
9-O-アセチルGD3ガングリオシドは、多くの種類の脊椎動物細胞の細胞膜に存在するアセチル化糖脂質です。末梢神経再生の過程で、9-O-アセチルGD3はシュワン細胞によって発現されます。[ 4 ]
脊椎動物の神経系は、絶縁と軸索の膜容量を減少させる方法としてミエリン鞘に依存している。活動電位はランヴィエ絞輪から絞輪へと跳躍し、この過程は跳躍伝導と呼ばれ、軸索の直径が増加することなく伝導速度を最大10倍まで増加させることができる。この意味で、シュワン細胞は中枢神経系のオリゴデンドロサイトに相当する末梢神経系の細胞である。しかし、オリゴデンドロサイトとは異なり、ミエリンを形成するシュワン細胞はそれぞれ1本の軸索のみを絶縁する(図を参照)。この配置により、ランヴィエ絞輪での再伝播を伴う活動電位の跳躍伝導が可能になる。このようにして、ミエリン化は伝導速度を大幅に増加させ、エネルギーを節約する。[ 5 ]
非髄鞘形成シュワン細胞は軸索の維持に関与しており、神経細胞の生存に不可欠です。一部の細胞はより細い軸索の周りに集まり(外部画像はこちら)、レマック束を形成します。
哺乳類では、胎児期に髄鞘を形成するシュワン細胞が軸索の周囲を螺旋状に巻きつき、時には100回転もする。発達したシュワン細胞は、巻いた紙のような形をしており、各螺旋の間に髄鞘の層がある。主に膜物質からなる内側の層が髄鞘を形成し、核を持つ細胞質からなる最外層が神経鞘を形成する。わずかな量の残存細胞質のみが、内側の層と外側の層との間の連絡を可能にする。これは組織学的にはシュミット・ランターマン切痕として観察される。
シュワン細胞は神経再生をサポートする役割で知られています。[ 6 ]末梢神経系の神経は、シュワン細胞によって髄鞘化された多数の軸索から構成されています。神経が損傷すると、シュワン細胞は軸索の消化(貪食)を助けます。このプロセスの後、シュワン細胞は標的ニューロンに向かうトンネルを形成することで再生を誘導することができます。このトンネルはビュングナー帯として知られており、再生軸索の誘導路であり、内神経管のように機能します。損傷した軸索の断端は芽を出すことができ、シュワン細胞の「トンネル」を通って成長する芽は、 良好な条件下では1日あたり約1mmの速度で成長します。再生速度は時間とともに低下します。したがって、成功した軸索は、シュワン細胞の助けを借りて、以前に制御していた筋肉や臓器と再接続することができますが、特異性は維持されず、特に長距離の場合、エラーが頻繁に発生します。[ 7 ]軸索の再生に影響を与える能力があるため、シュワン細胞は優先的な運動神経再支配にも関連している。シュワン細胞が軸索と結合できないと、軸索は死滅する。再生中の軸索は、シュワン細胞がサポートして誘導しない限り、どの標的にも到達しない。シュワン細胞は成長円錐よりも前に存在することが示されている。
シュワン細胞は、健康な軸索の維持に不可欠です。シュワン細胞は、神経栄養因子をはじめとする様々な因子を産生し、また、重要な分子を軸索へと輸送します。

SOX10は胚発生中に活性化する転写因子であり、体幹堤細胞からのグリア系統の生成に不可欠であるという証拠が豊富にある。[ 8 ] [ 9 ]マウスでSOX10を不活性化すると、ニューロンは問題なく正常に生成されるが、衛星グリアとシュワン細胞前駆細胞は発達しない。[ 8 ] SOX10がない場合、神経堤細胞は生存し、ニューロンを自由に生成できるが、グリアの特異化は阻害される。[ 9 ] SOX10は初期のグリア前駆細胞がニューレグリン1に反応するように影響を与える可能性がある[ 8 ](下記参照)。
ニューレグリン1(NRG1)は、未成熟シュワン細胞の形成を促進し、その生存を確保する様々な方法で作用します。[ 10 ]胚発生中、NRG1は神経堤細胞からのニューロンの形成を阻害し、代わりに神経堤細胞がグリア形成の道に進むよう促します。ただし、NRG1シグナル伝達は神経堤からのグリア分化には必須ではありません。[ 11 ]
NRG1は神経堤由来細胞の発達において重要な役割を果たしている。神経堤細胞が背根神経節の部位を通り過ぎて交感神経節形成の腹側領域に到達するためにはNRG1が必要である。[ 12 ]また、NRG1は必須の軸索由来生存因子であり、シュワン細胞前駆細胞の分裂促進因子でもある。[ 13 ]シュワン細胞前駆細胞が脊髄神経に集積し始める時点で、NRG1は背根神経節と運動ニューロンに存在し、シュワン細胞の生存に影響を与える。[ 11 ]胚性神経では、膜貫通型IIIアイソフォームが生存シグナルを担うNRG1の主要なバリアントであると考えられる。膜貫通型IIIアイソフォームを欠損したマウスでは、最終的にシュワン細胞前駆細胞が脊髄神経から排除される。[ 14 ]
ミエリンタンパク質ゼロ(P0)は、免疫グロブリンスーパーファミリーに属する細胞接着分子であり、末梢ミエリンの主要成分で、鞘内の全タンパク質の50%以上を占めています。[ 15 ] [ 16 ] P0は、P0ヌル変異体(P0-)マウスが末梢ミエリン形成に著しい異常を示したことから、緻密なミエリンの形成に不可欠であることが示されています。[ 17 ] P0-マウスでは太い軸索のミエリン化が開始されましたが、結果として生じたミエリン層は非常に薄く、緻密性も低いものでした。予想外にも、P0-マウスでは軸索とその周囲のミエリン鞘の両方の変性も示しており、P0がミエリン形成とそれに関連する軸索の両方の構造的完全性を維持する役割を果たしていることが示唆されます。P0-マウスは、マウスがわずかな震えの兆候を示し始めた生後約2週間で行動障害を発症しました。動物が成長するにつれて、運動失調も顕著になり、震えはより重度になり、一部の高齢マウスでは痙攣行動が見られた。運動行動の障害が多数見られたにもかかわらず、これらの動物では麻痺は観察されなかった。P0は、発生中の胚内で移動する神経堤細胞から分化した後、シュワン細胞前駆細胞で発現する、シュワン細胞系統内で早期に発現する重要な遺伝子でもある。 [ 18 ]
いくつかの重要な転写因子も、発生のさまざまな段階で発現し、シュワン細胞の特徴を未成熟状態から成熟状態へと変化させるのに関与している。髄鞘形成過程で発現する不可欠な転写因子の1つがKrox-20である。これは一般的な亜鉛フィンガー型転写因子であり、菱脳節3と5で発現する。
Krox-20は末梢神経系のミエリン形成のマスターレギュレーターの一つと考えられており、ミエリン中の特定の構造タンパク質の転写を促進する上で重要である。軸索におけるこの機能に干渉し、軸索を前ミエリン形成状態からミエリン形成状態に変化させる一連の遺伝子を制御することが示されている。[ 19 ]このように、Krox-20二重ノックアウトマウスでは、後脳の分節化とシュワン細胞関連軸索のミエリン形成の両方が影響を受けることが記録されている。実際、これらのマウスでは、シュワン細胞は細胞質突起を軸索に1回転半しか巻き付けないため、ミエリン形成を適切に行うことができず、初期ミエリンマーカーを発現しているにもかかわらず、後期ミエリン遺伝子産物が欠如している。さらに、最近の研究では、この転写因子がミエリン形成表現型を維持する上で重要であること(そしてSox 10の共発現を必要とすること)も証明されており、その不活性化はシュワン細胞の脱分化につながる。[ 2 ]
シャルコー・マリー・トゥース病(CMT)、ギラン・バレー症候群(GBS、急性炎症性脱髄性多発神経根症型)、シュワン細胞腫症、慢性炎症性脱髄性多発神経障害(CIDP)、ハンセン病、ジカウイルス感染症はすべてシュワン細胞が関与する神経障害である。[ 20 ]
2001年以降、多くの実験的研究で、多発性硬化症患者の髄鞘再生を誘導する目的でシュワン細胞を移植する試みが行われてきた。[ 21 ]過去20年間、多くの研究で、脊髄損傷の治療法として、損傷した中枢神経系軸索の再生と髄鞘形成の両方を促進する上で、シュワン細胞移植の肯定的な結果と可能性が実証されている。[ 22 ] シュワン細胞移植は、コンドロイチナーゼABCなどの他の治療法と組み合わせることで、脊髄損傷からの機能回復にも効果的であることが示されている。[ 23 ]
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