713
回編集
「間脳の発生」の版間の差分
ナビゲーションに移動
検索に移動
細
編集の要約なし
Junko kurahashi (トーク | 投稿記録) 細 (→間脳領域の再検討) |
Junko kurahashi (トーク | 投稿記録) 細編集の要約なし |
||
| (同じ利用者による、間の5版が非表示) | |||
| 2行目: | 2行目: | ||
<font size="+1">[http://researchmap.jp/7000014792 村上 安則]</font><br> | <font size="+1">[http://researchmap.jp/7000014792 村上 安則]</font><br> | ||
''愛媛大学大学院理工学研究科''<br> | ''愛媛大学大学院理工学研究科''<br> | ||
DOI：<selfdoi /> | DOI：<selfdoi /> 原稿受付日：2018年3月26日 原稿完成日：2018年8月21日<br> | ||
担当編集委員：[http://researchmap.jp/noriko1128 大隅 典子]（東北大学 大学院医学系研究科 附属創生応用医学研究センター 脳神経科学コアセンター 発生発達神経科学分野）<br> | 担当編集委員：[http://researchmap.jp/noriko1128 大隅 典子]（東北大学 大学院医学系研究科 附属創生応用医学研究センター 脳神経科学コアセンター 発生発達神経科学分野）<br> | ||
</div> | </div> | ||
| 8行目: | 8行目: | ||
英語名：development of diencephalon 独：Entwicklung von Diencephalon 仏：développement de diencéphale | 英語名：development of diencephalon 独：Entwicklung von Diencephalon 仏：développement de diencéphale | ||
{{box|text= 間脳は脊椎動物の神経管の前端において、終脳と中脳の間に発生する領域である。胚発生期の間脳原基には様々な遺伝子が特徴的なパターンで発現し、前後軸や背腹軸に沿ったパターニングがなされる。その過程で間脳にはプロソメアと呼ばれる分節構造が生じる<ref name=ref1 ><pubmed> 7507621 </pubmed></ref><ref name=ref2><pubmed> 12948657 </pubmed></ref><ref name=ref3><pubmed> 7939711 </pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 8564469 </pubmed></ref>。その後、間脳からは目（の網膜）や松果体、視床など、様々な構造が発生する。また、視床と終脳をつなぐ軸索路などの重要な神経回路もつくられる。}} | {{box|text= 間脳は脊椎動物の神経管の前端において、終脳と中脳の間に発生する領域である。胚発生期の間脳原基には様々な遺伝子が特徴的なパターンで発現し、前後軸や背腹軸に沿ったパターニングがなされる。その過程で間脳にはプロソメアと呼ばれる分節構造が生じる<ref name=ref1 ><pubmed> 7507621 </pubmed></ref><ref name=ref2><pubmed> 12948657 </pubmed></ref><ref name=ref3><pubmed> 7939711 </pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 8564469 </pubmed></ref>。その後、間脳からは目（の網膜）や松果体、視床など、様々な構造が発生する。また、視床と終脳をつなぐ軸索路などの重要な神経回路もつくられる。}} | ||
== 脊椎動物の成体の間脳形態 == | == 脊椎動物の成体の間脳形態 == | ||
[[間脳]]は、その後方の[[視蓋前域]]（視蓋前域を[[中脳]]に含める場合もある）で中脳と接し、前方では[[視神経交叉]]のところで[[終脳]]と接している脳領域である。この構築は現在知られている全ての[[脊椎動物]]で共通している。一般的な神経解剖学の教科書では[[哺乳類]]の間脳は比較的小さな[[視床上部]]、巨大な[[視床]]複合体（以下、視床と呼ぶ）、[[腹側視床]]、[[視床下部]]が区別される。ただし、後に述べるようにこの区分けは発生学的知見などを基に提唱されている領域とは合致しない部分がある。 | [[間脳]]は、その後方の[[視蓋前域]]（視蓋前域を[[中脳]]に含める場合もある）で中脳と接し、前方では[[視神経交叉]]のところで[[終脳]]と接している脳領域である。この構築は現在知られている全ての[[脊椎動物]]で共通している。一般的な神経解剖学の教科書では[[哺乳類]]の間脳は比較的小さな[[視床上部]]、巨大な[[視床]]複合体（以下、視床と呼ぶ）、[[腹側視床]]、[[視床下部]]が区別される。ただし、後に述べるようにこの区分けは発生学的知見などを基に提唱されている領域とは合致しない部分がある。 | ||
=== 視床上部 === | === 視床上部 === | ||
[[手綱核]]群、[[上生体]]（[[松果体]]）、視蓋前域などから構成される。[[基底核]]や[[辺縁系]]と連絡する手綱核群は、[[手綱交連]]によって互いに連絡している。多くの脊椎動物では、手綱核の背側に[[光受容]]や[[サーカディアンリズム]]にかかわる上生体（松果体）が発生する。これはヒトでは単一の構造であるが、脊椎動物のいくつかの系統では上生体の他に、[[副松果体]]（parapineal organ；魚類）、[[前頭器官]]（pineal organ; 両生類）、[[頭頂眼]]（parietal eye；爬虫類）が生じる<ref>'''Grande L, Liem KF, Walker WF'''<br>Functional anatomy of vertebrates: An Evolutionary Perspective, Third edition. Chapter 12<br>''Harcourt college publishers, Florida'':2000</ref><ref>'''保 智己'''<br>『見える光，見えない光』（寺北明久・蟻川謙太郎 編） pp. 135-153.<br>'' 共立出版（東京）'':2009</ref>。これらは上生体と共に松果体複合体と呼ばれている。また、多くの脊椎動物では手綱核に左右非対称性が見られる。間脳背側にこのような左右非対称な構造が形成される仕組みについては、[[Nodal]]シグナルが発生期の視床上部の左側で特異的に働いていることが[[wj:真骨類|真骨類]]（Teleosts）の[[ゼブラフィッシュ]]、[[wj:軟骨魚類|軟骨魚類]]（Chondrichthyes）の[[wj:トラザメ|トラザメ]]、[[wj:円口類|円口類]]（Cyclostomes）の[[wj:ヤツメウナギ|ヤツメウナギ]]で知られている。トラザメではNodalの下流標的因子である[[Pitx2]]が手綱核で左右非対称に発現し、トラザメとヤツメウナギでは[[MAPK]]-[[ERK]]の活性が右の手綱核で見られる<ref><pubmed> 25819227 </pubmed></ref>。こうしたことから、手綱核群と松果体複合体の非対称性形成に関わる分子機構の起源は脊椎動物の共通祖先にまで遡る可能性が指摘されている。 | [[手綱核]]群、[[上生体]]（[[松果体]]）、視蓋前域などから構成される。[[基底核]]や[[辺縁系]]と連絡する手綱核群は、[[手綱交連]]によって互いに連絡している。多くの脊椎動物では、手綱核の背側に[[光受容]]や[[サーカディアンリズム]]にかかわる上生体（松果体）が発生する。これはヒトでは単一の構造であるが、脊椎動物のいくつかの系統では上生体の他に、[[副松果体]]（parapineal organ；魚類）、[[前頭器官]]（pineal organ; 両生類）、[[頭頂眼]]（parietal eye；爬虫類）が生じる<ref>'''Grande L, Liem KF, Walker WF'''<br>Functional anatomy of vertebrates: An Evolutionary Perspective, Third edition. Chapter 12<br>''Harcourt college publishers, Florida'':2000</ref><ref>'''保 智己'''<br>『見える光，見えない光』（寺北明久・蟻川謙太郎 編） pp. 135-153.<br>'' 共立出版（東京）'':2009</ref>。これらは上生体と共に松果体複合体と呼ばれている。また、多くの脊椎動物では手綱核に左右非対称性が見られる。間脳背側にこのような左右非対称な構造が形成される仕組みについては、[[Nodal]]シグナルが発生期の視床上部の左側で特異的に働いていることが[[wj:真骨類|真骨類]]（Teleosts）の[[ゼブラフィッシュ]]、[[wj:軟骨魚類|軟骨魚類]]（Chondrichthyes）の[[wj:トラザメ|トラザメ]]、[[wj:円口類|円口類]]（Cyclostomes）の[[wj:ヤツメウナギ|ヤツメウナギ]]で知られている。トラザメではNodalの下流標的因子である[[Pitx2]]が手綱核で左右非対称に発現し、トラザメとヤツメウナギでは[[MAPK]]-[[ERK]]の活性が右の手綱核で見られる<ref><pubmed> 25819227 </pubmed></ref>。こうしたことから、手綱核群と松果体複合体の非対称性形成に関わる分子機構の起源は脊椎動物の共通祖先にまで遡る可能性が指摘されている。 | ||
| 25行目: | 23行目: | ||
== 初期発生 == | == 初期発生 == | ||
[[Image:神経管図2.jpg|thumb|300px|'''図1．神経管の領域化'''<br>マウス・ラットにおける脳胞形成過程。文献<ref>'''佐藤&大隅'''<br>脳の領域化と転写因子<br>''脳神経科学入門講座'' 下、2002</ref>の図を改変。高橋 将文、[[神経管]]から転載。]] | [[Image:神経管図2.jpg|thumb|300px|'''図1．神経管の領域化'''<br>マウス・ラットにおける脳胞形成過程。文献<ref>'''佐藤&大隅'''<br>脳の領域化と転写因子<br>''脳神経科学入門講座'' 下、2002</ref>の図を改変。高橋 将文、[[神経管]]から転載。]] | ||
哺乳類や鳥類では発生の過程で[[神経管]]の前端が膨らみ、[[前脳胞]]、[[中脳胞]]、[[後脳胞]]（菱脳胞）となり、それらから各脳領域が形成される（'''図1'''）。これらのうち前脳胞から間脳と終脳が分化する。このとき、終脳は前脳胞の前方に、間脳はその後方に生ずる。間脳の原基は左右に突出して[[眼胞]]を生じ、そこには層状の[[網膜]]が発生して、神経節細胞や[[アマクリン細胞]]などのニューロンの形成が行われる。神経管の内腔のうち、間脳の部分は[[第三脳室]]となる。神経管の脳室側（脳室帯）からは間脳の前駆細胞が発生し、それらが分裂して生じた神経細胞は外側へと移動して神経核を形成する。ニワトリを用いた研究から、間脳と中脳の境界は[[Pax6]]と[[En1]]/[[Pax2]]の間での抑制的な相互作用により決定されることがわかっている<ref><pubmed>10804178 </pubmed></ref>。神経管の背側には[[蓋板]]と[[翼板]]があり、腹側には[[基板]]と[[底板]]がある。この構成は間脳でも他の脳領域と同様である。 | 哺乳類や鳥類では発生の過程で[[神経管]]の前端が膨らみ、[[前脳胞]]、[[中脳胞]]、[[後脳胞]]（菱脳胞）となり、それらから各脳領域が形成される（'''図1'''）。これらのうち前脳胞から間脳と終脳が分化する。このとき、終脳は前脳胞の前方に、間脳はその後方に生ずる。間脳の原基は左右に突出して[[眼胞]]を生じ、そこには層状の[[網膜]]が発生して、神経節細胞や[[アマクリン細胞]]などのニューロンの形成が行われる。神経管の内腔のうち、間脳の部分は[[第三脳室]]となる。神経管の脳室側（脳室帯）からは間脳の前駆細胞が発生し、それらが分裂して生じた神経細胞は外側へと移動して神経核を形成する。ニワトリを用いた研究から、間脳と中脳の境界は[[Pax6]]と[[En1]]/[[Pax2]]の間での抑制的な相互作用により決定されることがわかっている<ref><pubmed>10804178 </pubmed></ref>。神経管の背側には[[蓋板]]と[[翼板]]があり、腹側には[[基板]]と[[底板]]がある。この構成は間脳でも他の脳領域と同様である。 | ||
| 43行目: | 40行目: | ||
== 神経回路形成 == | == 神経回路形成 == | ||
=== 基本的神経路 === | === 基本的神経路 === | ||
[[ファイル:図2：トラザメ胚（St.28）の中枢神経系.png|thumb|right|300px|'''図3. トラザメ胚（St.28）の中枢神経系'''< | [[ファイル:図2：トラザメ胚（St.28）の中枢神経系.png|thumb|right|300px|'''図3. トラザメ胚（St.28）の中枢神経系'''<br> | ||
赤は神経の軸索を示し、青は細胞核を染色することで胚の外形を示している。スケールバーは1 mm]] | |||
間脳の発生の進行に伴い、その内部には様々な神経回路が生じる。発生初期には基本的神経路（early axon scaffold）として、脊椎動物で高度に保存された神経路が形成され、発生後期に作られる多くの神経路の足場としても重要な役割を担う<ref><pubmed> 2351059 </pubmed></ref><ref><pubmed> 18158094 </pubmed></ref>。これらのうち、間脳では[[後交連]]や[[手綱交連]]、[[tract of postoptic commissure]]（TPOC）などが発生する('''図3''')。後交連は、間脳の後方背側、中脳と接するところに生じ、プロソメア1を特徴づける構造となる。手綱交連は間脳の背側で後交連の前方に生じ、プロソメア2の特徴の一つとなる。これらの交連は円口類の段階から見られるため、脊椎動物の共通祖先の段階ですでに獲得されていた可能性がある。後交連と手綱交連は[[wj:クジラ目|クジラ類]]では融合して交連複合体を形成する<ref><pubmed> 17975302 </pubmed></ref>。後交連やTPOCの形成には[[Pax6]]が関わるとされる<ref><pubmed> 9169845 </pubmed></ref><ref><pubmed> 15514979 </pubmed></ref>。 | 間脳の発生の進行に伴い、その内部には様々な神経回路が生じる。発生初期には基本的神経路（early axon scaffold）として、脊椎動物で高度に保存された神経路が形成され、発生後期に作られる多くの神経路の足場としても重要な役割を担う<ref><pubmed> 2351059 </pubmed></ref><ref><pubmed> 18158094 </pubmed></ref>。これらのうち、間脳では[[後交連]]や[[手綱交連]]、[[tract of postoptic commissure]]（TPOC）などが発生する('''図3''')。後交連は、間脳の後方背側、中脳と接するところに生じ、プロソメア1を特徴づける構造となる。手綱交連は間脳の背側で後交連の前方に生じ、プロソメア2の特徴の一つとなる。これらの交連は円口類の段階から見られるため、脊椎動物の共通祖先の段階ですでに獲得されていた可能性がある。後交連と手綱交連は[[wj:クジラ目|クジラ類]]では融合して交連複合体を形成する<ref><pubmed> 17975302 </pubmed></ref>。後交連やTPOCの形成には[[Pax6]]が関わるとされる<ref><pubmed> 9169845 </pubmed></ref><ref><pubmed> 15514979 </pubmed></ref>。 | ||
| 75行目: | 73行目: | ||
=== 視床下部と終脳に関する発生基盤 === | === 視床下部と終脳に関する発生基盤 === | ||
視床下部は、前脳の前方腹側で発生するが、他の間脳領域（プロソメア1〜3）とは発現する遺伝子の種類が異なる例が多い。視床下部は少なくともその一部は神経管の腹側の要素（基板）であると考えられており、基板を特徴づける''[[Shh]]''の発現が見られる。ただし''Shh''は視床下部の全域に発現するわけではない。また、転写因子である''[[Nkx2.1]]''が発現していることも視床下部の特徴である<ref><pubmed> 1811929 </pubmed></ref>。この遺伝子は実際に前脳腹側の形成に関わっている<ref><pubmed> 8557195 </pubmed></ref><ref><pubmed> 10393115 </pubmed></ref>。そして、視床下部領域と終脳とを合わせたものをひとつのコンパートメントと捉える考えが、プロソメアモデルを提唱したPuellesらの研究グループから出されている<ref name=ref2 /><ref name=ref40><pubmed> 25852489 </pubmed></ref>（'''図2'''）。この視床下部−終脳コンパートメントは[[secondary procencephalon]]と名付けられている。このモデルでは発生期の前脳は間脳（プロソメア1〜3）とsecondary procencephalonに分化するとされる。つまり、従来のモデルでは視床下部は間脳に含まれるが、このモデルでは視床下部はsecondary procencephalonに含まれる。前脳が後方の「間脳」と前方の「secondary procencephalon」にわかれるとする形態発生学的な根拠として、「間脳」領域の発生は腹側にある[[脊索]]の影響を受け、「secondary procencephalon」は[[脊索前板]]（prechordal plate）の影響を受けることが挙げられる。このモデルに従うなら、secondary procencephalonの背側部分が終脳で、その腹側部分が視床下部となり、同時に視床下部が神経管の最も前方の領域となる<ref name=ref40 />。secondary procencephalonはさらにhypotyalamo-telencephalic prosomere 1と2（HP1とHP2）に細分されている。HP1が後方でHP2が前方である。視床下部はHP1に含まれる部分がpeduncular hypothalamus（PHy）、HP2に含まれる部分がterminal | 視床下部は、前脳の前方腹側で発生するが、他の間脳領域（プロソメア1〜3）とは発現する遺伝子の種類が異なる例が多い。視床下部は少なくともその一部は神経管の腹側の要素（基板）であると考えられており、基板を特徴づける''[[Shh]]''の発現が見られる。ただし''Shh''は視床下部の全域に発現するわけではない。また、転写因子である''[[Nkx2.1]]''が発現していることも視床下部の特徴である<ref><pubmed> 1811929 </pubmed></ref>。この遺伝子は実際に前脳腹側の形成に関わっている<ref><pubmed> 8557195 </pubmed></ref><ref><pubmed> 10393115 </pubmed></ref>。そして、視床下部領域と終脳とを合わせたものをひとつのコンパートメントと捉える考えが、プロソメアモデルを提唱したPuellesらの研究グループから出されている<ref name=ref2 /><ref name=ref40><pubmed> 25852489 </pubmed></ref>（'''図2'''）。この視床下部−終脳コンパートメントは[[secondary procencephalon]]と名付けられている。このモデルでは発生期の前脳は間脳（プロソメア1〜3）とsecondary procencephalonに分化するとされる。つまり、従来のモデルでは視床下部は間脳に含まれるが、このモデルでは視床下部はsecondary procencephalonに含まれる。前脳が後方の「間脳」と前方の「secondary procencephalon」にわかれるとする形態発生学的な根拠として、「間脳」領域の発生は腹側にある[[脊索]]の影響を受け、「secondary procencephalon」は[[脊索前板]]（prechordal plate）の影響を受けることが挙げられる。このモデルに従うなら、secondary procencephalonの背側部分が終脳で、その腹側部分が視床下部となり、同時に視床下部が神経管の最も前方の領域となる<ref name=ref40 />。secondary procencephalonはさらにhypotyalamo-telencephalic prosomere 1と2（HP1とHP2）に細分されている。HP1が後方でHP2が前方である。視床下部はHP1に含まれる部分がpeduncular hypothalamus（PHy）、HP2に含まれる部分がterminal hypothalamus（THy）と名付けられている（'''図2'''）。終脳ではHP1が[[外套]]（pallium）と[[外套下部]]（subpallium）の多くの領域を占め、HP2は視索前野と前交連を含む領域を占める。さらに真骨魚類では終脳と視床下部の間にあるoptic recess region（視交叉陥凹部；目の網膜も含む）を一つのユニットとして認め、secondary procencephalonを三つのパートに分ける考えも出されている<ref><pubmed> 25736911 </pubmed></ref>。 | ||
== 魚類の間脳の形態と発生 == | == 魚類の間脳の形態と発生 == | ||