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<font size="+1">[http://researchmap.jp/mtaka 高橋 将文]</font><br> | <font size="+1">[http://researchmap.jp/mtaka 高橋 将文]</font><br> | ||
''自治医科大学 分子病態治療研究センター 細胞生物研究部''<br> | ''自治医科大学 分子病態治療研究センター 細胞生物研究部''<br> | ||
DOI：<selfdoi /> 原稿受付日：2013年7月28日 原稿完成日：2014年1月20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> | ||
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英語名：spinal cord | 英語名：spinal cord development 独：Entwicklung des Rückenmark 仏：développement de la moelle épinière | ||
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== ニューロンの発生 == | == ニューロンの発生 == | ||
[[image:脊髄図2.jpg|thumb|350px|'''図2．脊髄神経管のパターニングとニューロンサブタイプ'''<br>(A) 脳室帯における前駆細胞ドメインの形成と各ドメインから派生するニューロンサブタイプ<br>(B) 前駆細胞ドメインに発現する転写因子。<br>RP: [[蓋板]]、FP: [[底板]] | [[image:脊髄図2.jpg|thumb|350px|'''図2．脊髄神経管のパターニングとニューロンサブタイプ'''<br>(A) 脳室帯における前駆細胞ドメインの形成と各ドメインから派生するニューロンサブタイプ<br>(B) 前駆細胞ドメインに発現する転写因子。<br>RP: [[蓋板]]、FP: [[底板]]、pd1-6: d1-6 dorsal interneuron progenitor domain、pdIL: dIL late-born interneuron progenitor domain、p0-3: p0-3 interneuron progenitor domain、 pMN: motor neuron progenitor domain、dI1-6: dorsal interneuron class 1-6、dIL: late-born dorsal interneuron、V0-3: ventral interneuron class 0-3、MN: 運動ニューロン、[[Wnt]]: [[wingless-type MMTV integration site family]]、[[BMP]]: [[骨形成因子]]、[[Shh]]: [[ソニックヘッジホッグ]]、Pax6: paired box gene 6、Irx3: iroquois homeobox 3、Dbx1: developing brain homeobox 1、Dbx2: developing brain homeobox 2、Nkx2.2: NK2 homeobox 2、Nkx6.1: NK6 homeobox 1、Nkx6.2: NK6 homeobox 2]] | ||
脳室帯の腹側領域からは[[運動ニューロン]]と[[介在ニューロン]]が発生し、脳室帯の背側領域からは介在ニューロンが発生する。これらのニューロンには機能が異なるサブタイプが存在する<ref name=ref1><pubmed>21729788</pubmed></ref>（図2）。は、脳室帯には、底板から[[分泌]]される[[ソニックヘッジホッグ]]（[[Shh]]）<ref name=ref2><pubmed>8500163</pubmed></ref>の濃度勾配が形成され、その情報にしたがって、様々な転写因子が決められた場所に発現する。たとえば、SHHは脳室帯の細胞に[[Nkx2.2]]、Olig2、Nkx6.1、Nkx6.2の発現を誘導し、[[PAX6|Pax6]]、[[Irx3]]、[[Dbx1]]、[[Dbx2]]の発現を抑制する<ref name=ref3><pubmed>10830170</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>20066087</pubmed></ref>。対になって発現する遺伝子間には相互抑制作用が働き、発現境界により区分される[[前駆細胞]]ドメイン（progenitor domain）が形成される<ref name=ref3 />（図2）。各ドメインにおける転写因子の発現の組み合わせが、ニューロンに個性を与える。一方、神経管の背側領域のニューロンのサブタイプ決定には、蓋板から分泌される[[骨形成因子]] ([[BMP]])や[[WNT|Wnt]]タンパク質の濃度勾配が関与し、決められた前駆細胞ドメインから、異なる種類のニューロンが生みだされる（図3）<ref name=ref5><pubmed>22821665</pubmed></ref>。また、神経管の中間領域の前駆細胞の特異化には、神経管に隣接する[[体節]]から分泌される[[レチノイン酸]]の作用も重要である<ref name=ref6><pubmed>10399918</pubmed></ref>。 | 脳室帯の腹側領域からは[[運動ニューロン]]と[[介在ニューロン]]が発生し、脳室帯の背側領域からは介在ニューロンが発生する。これらのニューロンには機能が異なるサブタイプが存在する<ref name=ref1><pubmed>21729788</pubmed></ref>（図2）。は、脳室帯には、底板から[[分泌]]される[[ソニックヘッジホッグ]]（[[Shh]]）<ref name=ref2><pubmed>8500163</pubmed></ref>の濃度勾配が形成され、その情報にしたがって、様々な転写因子が決められた場所に発現する。たとえば、SHHは脳室帯の細胞に[[Nkx2.2]]、Olig2、Nkx6.1、Nkx6.2の発現を誘導し、[[PAX6|Pax6]]、[[Irx3]]、[[Dbx1]]、[[Dbx2]]の発現を抑制する<ref name=ref3><pubmed>10830170</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>20066087</pubmed></ref>。対になって発現する遺伝子間には相互抑制作用が働き、発現境界により区分される[[前駆細胞]]ドメイン（progenitor domain）が形成される<ref name=ref3 />（図2）。各ドメインにおける転写因子の発現の組み合わせが、ニューロンに個性を与える。一方、神経管の背側領域のニューロンのサブタイプ決定には、蓋板から分泌される[[骨形成因子]] ([[BMP]])や[[WNT|Wnt]]タンパク質の濃度勾配が関与し、決められた前駆細胞ドメインから、異なる種類のニューロンが生みだされる（図3）<ref name=ref5><pubmed>22821665</pubmed></ref>。また、神経管の中間領域の前駆細胞の特異化には、神経管に隣接する[[体節]]から分泌される[[レチノイン酸]]の作用も重要である<ref name=ref6><pubmed>10399918</pubmed></ref>。 | ||
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== 灰白質•白質の分化 == | == 灰白質•白質の分化 == | ||
[[image:脊髄図3.jpg|thumb|350px|'''図3．脊髄の神経回路'''<br>(A) 外套層の区分。(B) 脊髄への入力と脊髄からの出力。]] | |||
[[image:脊髄図4.jpg|thumb|350px|'''図4．脊髄の運動ニューロンカラム'''<br>脊髄の前後軸に沿って形成される各運動ニューロンカラムと投射様式。Dasen & Jessell, 2009<ref name=ref15><pubmed>19651305</pubmed></ref>を基に作成。]] | |||
脊髄の外套層は細胞体が集まった灰白質を構成し、[[境界溝]]によって運動制御に関わる[[基板]]（basal plate）と感覚制御に関わる[[翼板]]（alar plate）に分けられる(図3)。基板の腹側領域には運動ニューロンの集合体である[[前角]]が形成され、運動ニューロンカラム（[[前柱]]）が形成される(図3, 4)。運動ニューロンの神経束は、腹側より出力し、[[前根]]となる。異なる前後軸レベルにおいて、カラムには特徴的な組織構築が認められる。前肢（brachial）と腰（Lumber）のレベルには、[[内側細胞柱]]（medial motor column, MMC）と[[外側細胞柱]]（lateral motor column, LMC）からなる前柱が存在し、前者は背側筋 (epaxial muscle)を、後者は四肢の[[wikipedia:ja:骨格筋|骨格筋]] (limb muscle)を支配している。四肢への投射が存在しない胸腹部レベル (thoracic)では、内側細胞柱と腹壁筋(hypaxial muscle)へ投射する運動ニューロンからなる細胞柱 (HMC, hypaxial motor column) が形成される。また、胸腹部レベル（thoracic）の脊髄には交感神経節ニューロンに投射する運動ニューロンが存在し、節前ニューロン細胞柱 (PGC, periganglionic motor columm) が形成される。延髄から続く頸レベル（cervical）の脊髄では、内側細胞柱と横隔膜に投射する運動ニューロンからなる細胞柱（HMC）が形成される。内側細胞柱と外側細胞柱の運動ニューロンでは、[[LIMホメオボックス転写因子]]の特徴的な発現の組み合わせが認められる<ref name=ref12><pubmed>7528105</pubmed></ref>。 | |||
また、運動ニューロンカラムにおける[[HOX遺伝子群|Hox遺伝子群]]の発現パターンは、前後軸に沿って異なっており<ref name=ref13><pubmed>14586461</pubmed></ref>、Hox遺伝子群は、カラムの個性決定や運動ニューロンの投射様式を制御している(図4)<ref name=ref14><pubmed>18524570</pubmed></ref> <ref name=ref15 />。 | |||
また基板に存在する介在ニューロンサブタイプには、運動ニューロンと直接接続し局所回路を形成するものや、脊髄の反対側に投射し運動の左右調節に関与するものなどがあり、その機能が明らかにされつつある。一方、翼板の背側領域には、介在ニューロンが集合した[[後角]]が形成される(図3)。末梢の感覚ニューロンの軸索束は後根を形成し、脊髄に入力した後、後角ニューロンとシナプスを形成する(図3)。胸腹部レベルの中間灰白質には[[側角]]が形成され、末梢の[[交感神経系]]に投射するニューロンが集合する。 | |||
== 関連項目 == | == 関連項目 == | ||