ガイドポスト細胞

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ガイドポスト細胞

英:guidepost cells 同義語:道しるべ細胞、道標細胞、guidepost neurons、landmark cells

ガイドポスト細胞とは、神経細胞の軸索伸長や移動の手助けとなる構造を提供する細胞のこと。

ガイドポスト細胞とは、神経細胞の軸索伸長や細胞移動をナビゲートする働きを持った細胞の総称である。典型的なガイドポスト細胞の場合、対象となる神経細胞の軸索伸長経路や移動経路上に前もって分布して、後からやってくる神経細胞や神経軸索の移動をうながす。未成熟な神経細胞やグリア細胞を含むさまざまなタイプの細胞がガイドポスト細胞として機能する。各ガイドポスト細胞がどのような分子メカニズムを用いて神経細胞をナビゲートするのかについては不明な場合が多いが、少なくとも一部のガイドポスト細胞においては、作用を及ぼす神経細胞との間に一過性の物理的接触をともなうことが報告されている。ガイドポスト細胞の多くは、神経回路の成熟にともなって消失したり、異なるタイプの細胞に分化してしまう。

ガイドポスト細胞の定義

明確な定義はないが、以下のような特性を示す細胞をガイドポスト細胞と表現することが多い。

  1. ナビゲートする神経細胞の軸索投射経路や移動経路上に前もって分布する。
  2. ナビゲートする神経細胞や神経軸索と接触することで、細胞や軸索に対して移動の促進や停止、方向転換などのガイダンス作用を及ぼす。物理的な接触が確認されているケースもあるが(Bently and Keshishian, 1982)、両者が隣接することが観察されている程度にとどまる場合もある。
  3. その細胞が欠失したり、その細胞の何らかの機能が阻害されると、対象となる神経細胞の軸索投射や細胞移動に異常が生じる。
  4. ナビゲートする神経細胞の最終的な軸索投射ターゲットではない。

神経回路が作られる過程では、さまざまな細胞が「ガイドポスト細胞的」な役割を担っている。例えば、発生期の神経管の腹側正中部に形成されるシグナルセンターとして有名なフロアプレートは、脊髄交連性ニューロンに対するガイドポスト細胞と考えることも可能である。しかし、フロアプレートの細胞はintermediate targetsと表現されることはあっても、ガイドポスト細胞と表現されることはほとんどない。それゆえ、ガイドポスト細胞という表現を用いる時には、その細胞の特性だけでなく、慣習的な使用例にも注意が必要である。 Chaoの一過性の相互作用総説[1]

ガイドポスト細胞の発見

ガイドポスト細胞の特性が最初に報告されたのは、トノサマバッタの付属肢における軸索投射の研究である(図1)。バッタの付属肢が発生する際に、付属肢の先端にTi1と呼ばれる感覚神経細胞が生じる。このTi1神経細胞は組織の中に最初に軸索を伸ばすパイオニアニューロンで、その軸索は、ほぼ直角の方向転換を含む特定の経路を経由して中枢へと投射する(Bate 1976)。この特徴的な軸索投射経路上には、いくつかの特殊な細胞が前もって飛び石状に分布する。これらの細胞のうちCx1と呼ばれる細胞にTi1の神経軸索が接触すると、軸索の伸長方向がCx1に向けて大きく変化する。放射線を照射してCx1細胞を取り除くと、Ti1の軸索が正常な経路を伸長することができずに迷走してしまうことから、Cx1細胞はTi1神経細胞の正常な軸索伸長に必要な細胞であることが明らかとなった。その後、Ti1の軸索はCx1を通り過ぎて中枢へと投射する。Cx1細胞はまるでTi1の軸索の「道しるべ」のように働くようすから、ガイドポスト細胞と表現されるようになった(Bentley and Caudy 1983 総説も)。 バッタ付属肢パイオニアニューロンBate 1976 ガイドポストを欠失させるBentley and Caudy 1983

哺乳類におけるガイドポスト細胞

哺乳類においても、神経回路形成時にさまざまなガイドポスト細胞が働くことが知られている。以下に代表的な例を紹介する。

glial sling

glial slingは脳梁を構成する皮質交連性線維の軸索伸長をサポートする(図2)


corridor cells

corridor cells視床から新皮質への軸索投射をサポートする(図3)回廊を意味するcorridorの名前が付けられた。


lot cells(lot細胞)

マウスの脳で見つかった。lot cellsは嗅球から嗅皮質への軸索投射をサポートする(図4) lot-1抗体(mGluR1)陽性の細胞。 嗅球軸索束を囲むように分布する lot細胞が、神経回路が成熟するにともなってどのような運命を辿るのかは明らかとなっていない。少なくともlot-1抗体に陽性な細胞群は成体マウス脳のLOT周辺から消失する。 抗原の同定mGluR1[2] 佐藤君のlot細胞論文[3] lot細胞日本語の総説[4] netrin1の論文[5] 伊藤君のSema3F論文[6] 富岡さんの論文[7] SahaのLhx2の論文[8]



参考文献

  1. Chao, D.L., Ma, L., & Shen, K. (2009).
    Transient cell-cell interactions in neural circuit formation. Nature reviews. Neuroscience, 10(4), 262-71. [PubMed:19300445] [PMC] [WorldCat] [DOI]
  2. Hirata, T., Kumada, T., Kawasaki, T., Furukawa, T., Aiba, A., Conquet, F., ..., & Fukuda, A. (2012).
    Guidepost neurons for the lateral olfactory tract: expression of metabotropic glutamate receptor 1 and innervation by glutamatergic olfactory bulb axons. Developmental neurobiology, 72(12), 1559-76. [PubMed:22539416] [WorldCat] [DOI]
  3. Sato, Y., Hirata, T., Ogawa, M., & Fujisawa, H. (1998).
    Requirement for early-generated neurons recognized by monoclonal antibody lot1 in the formation of lateral olfactory tract. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 18(19), 7800-10. [PubMed:9742149] [PMC] [WorldCat]
  4. Kawasaki, T., & Hirata, T. (2002).
    [Development and migration of lot cell, the guidepost neuron of the lateral olfactory tract]. Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme, 47(15), 1989-93. [PubMed:12486929] [WorldCat]
  5. Kawasaki, T., Ito, K., & Hirata, T. (2006).
    Netrin 1 regulates ventral tangential migration of guidepost neurons in the lateral olfactory tract. Development (Cambridge, England), 133(5), 845-53. [PubMed:16439477] [WorldCat] [DOI]
  6. Ito, K., Kawasaki, T., Takashima, S., Matsuda, I., Aiba, A., & Hirata, T. (2008).
    Semaphorin 3F confines ventral tangential migration of lateral olfactory tract neurons onto the telencephalon surface. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 28(17), 4414-22. [PubMed:18434520] [PMC] [WorldCat] [DOI]
  7. Tomioka, N., Osumi, N., Sato, Y., Inoue, T., Nakamura, S., Fujisawa, H., & Hirata, T. (2000).
    Neocortical origin and tangential migration of guidepost neurons in the lateral olfactory tract. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 20(15), 5802-12. [PubMed:10908621] [PMC] [WorldCat]
  8. Saha, B., Hari, P., Huilgol, D., & Tole, S. (2007).
    Dual role for LIM-homeodomain gene Lhx2 in the formation of the lateral olfactory tract. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 27(9), 2290-7. [PubMed:17329426] [PMC] [WorldCat] [DOI]