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神経堤は前後軸に沿って四つの部位に大別され、その機能は各部位で大きく異なる。 | 神経堤は前後軸に沿って四つの部位に大別され、その機能は各部位で大きく異なる。 | ||
==== | ==== 頭部神経堤 ==== | ||
背外側に移動し、顔面頭蓋の間葉組織や咽頭弓・咽頭嚢に侵入する。顔面頭蓋の間葉に移動した神経堤細胞より、脳神経節（Ⅴ・Ⅶ・Ⅸ・Ⅹ）の神経細胞、グリア細胞、顔面頭蓋の骨格筋・骨・軟骨などが形成される。頭部神経堤の細胞のみが骨や軟骨、血管平滑筋を形成する。咽頭弓・咽頭嚢に侵入した神経堤細胞より、甲状腺傍濾胞細胞、耳小骨、下顎骨、象牙芽細胞などが形成される。 | 背外側に移動し、顔面頭蓋の間葉組織や咽頭弓・咽頭嚢に侵入する。顔面頭蓋の間葉に移動した神経堤細胞より、脳神経節（Ⅴ・Ⅶ・Ⅸ・Ⅹ）の神経細胞、グリア細胞、顔面頭蓋の骨格筋・骨・軟骨などが形成される。頭部神経堤の細胞のみが骨や軟骨、血管平滑筋を形成する。咽頭弓・咽頭嚢に侵入した神経堤細胞より、甲状腺傍濾胞細胞、耳小骨、下顎骨、象牙芽細胞などが形成される。 | ||
==== | ==== 体幹部神経堤 ==== | ||
背外側に移動して表皮と体節の間を通過し、腹側の正中部に向かう経路（背側経路）と、神経管外側を通過し腹側に移動する経路（腹側経路）の二つに大別される。背側経路を通過する神経堤細胞からはメラニン細胞、腹側経路を通過する神経堤細胞からは、脊髄後根神経節、交感神経節、副腎髄質などが形成される。 | 背外側に移動して表皮と体節の間を通過し、腹側の正中部に向かう経路（背側経路）と、神経管外側を通過し腹側に移動する経路（腹側経路）の二つに大別される。背側経路を通過する神経堤細胞からはメラニン細胞、腹側経路を通過する神経堤細胞からは、脊髄後根神経節、交感神経節、副腎髄質などが形成される。 | ||
==== | ==== 迷走・坐骨神経堤 ==== | ||
頸部の迷走神経堤と尾部の坐骨神経堤から腹側に移動し、腸管壁に侵入する。この細胞群からは、迷走・坐骨神経堤より副交感神経性の腸管神経節（アウエルバッハ神経叢とマイスナー神経叢）が生じる。 | 頸部の迷走神経堤と尾部の坐骨神経堤から腹側に移動し、腸管壁に侵入する。この細胞群からは、迷走・坐骨神経堤より副交感神経性の腸管神経節（アウエルバッハ神経叢とマイスナー神経叢）が生じる。 | ||
==== | ==== 心臓神経堤 ==== | ||
迷走神経堤の一部は第3-6咽頭弓や心臓原基に侵入し、心臓神経堤と呼ばれる。咽頭弓に侵入した神経堤細胞は神経細胞やメラニン細胞、動脈弓の平滑筋や結合組織などに分化する。心臓原基に侵入した神経堤細胞は大動脈肺動脈中隔の平滑筋を形成する。 | 迷走神経堤の一部は第3-6咽頭弓や心臓原基に侵入し、心臓神経堤と呼ばれる。咽頭弓に侵入した神経堤細胞は神経細胞やメラニン細胞、動脈弓の平滑筋や結合組織などに分化する。心臓原基に侵入した神経堤細胞は大動脈肺動脈中隔の平滑筋を形成する。 | ||
| 37行目: | 37行目: | ||
神経堤の成立には、表皮外胚葉、神経上皮、そしてその境界領域（神経堤の予定部位）における種々の誘導シグナルと、それによって引き起こされる遺伝子カスケードが必要とされる19。<br>表皮外胚葉の運命決定は高濃度のBMPの発現によってなされ20、Keratinといった表皮特異的な遺伝子を発現するようになる。神経上皮ではBMPの発現が抑制されるとともに中胚葉からの誘導シグナルを受け、Zic、Sox2、Neuro-D、proneural bHLH転写因子、N-CAM、N-tubulinなどを発現するようになる。表皮外胚葉と神経上皮の境界領域では、Wnt21、中濃度のBMP（脊椎動物）、沿軸中胚葉より分泌されるFGF22などの誘導シグナルによりPax3/7、Msx1/2、Zicなどの遺伝子が発現し、神経堤特異的な遺伝子群（Snail、Slug、FoxD3、AP-2）の発現を誘導する19。また、境界領域の細胞と神経上皮細胞間のNotchシグナルを介した細胞間相互作用も神経堤の誘導に重要とされる23。 | 神経堤の成立には、表皮外胚葉、神経上皮、そしてその境界領域（神経堤の予定部位）における種々の誘導シグナルと、それによって引き起こされる遺伝子カスケードが必要とされる19。<br>表皮外胚葉の運命決定は高濃度のBMPの発現によってなされ20、Keratinといった表皮特異的な遺伝子を発現するようになる。神経上皮ではBMPの発現が抑制されるとともに中胚葉からの誘導シグナルを受け、Zic、Sox2、Neuro-D、proneural bHLH転写因子、N-CAM、N-tubulinなどを発現するようになる。表皮外胚葉と神経上皮の境界領域では、Wnt21、中濃度のBMP（脊椎動物）、沿軸中胚葉より分泌されるFGF22などの誘導シグナルによりPax3/7、Msx1/2、Zicなどの遺伝子が発現し、神経堤特異的な遺伝子群（Snail、Slug、FoxD3、AP-2）の発現を誘導する19。また、境界領域の細胞と神経上皮細胞間のNotchシグナルを介した細胞間相互作用も神経堤の誘導に重要とされる23。 | ||
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== 脱上皮化 == | == 脱上皮化 == | ||
誘導された神経堤細胞は転写因子であるSlugなどを発現し24、EMTを行い脱上皮化する。脱上皮化の過程において、細胞骨格の制御を行うRho GTPaseと細胞間接着分子であるCadherinの発現が変化することにより、細胞形態や細胞接着に変化が生じる25。特にcadherin-6Bの発現が失われることがEMTに重要とされる26。他にも基底膜を破壊する酵素などの発現が重要な役割を果たす。 | 誘導された神経堤細胞は転写因子であるSlugなどを発現し24、EMTを行い脱上皮化する。脱上皮化の過程において、細胞骨格の制御を行うRho GTPaseと細胞間接着分子であるCadherinの発現が変化することにより、細胞形態や細胞接着に変化が生じる25。特にcadherin-6Bの発現が失われることがEMTに重要とされる26。他にも基底膜を破壊する酵素などの発現が重要な役割を果たす。 | ||
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== 移動能力 == | == 移動能力 == | ||
| 49行目: | 49行目: | ||
神経堤細胞の胚内での移動は厳密に制御されており、fibronectinやlamininなどの細胞外基質と、神経堤細胞が発現するintegrinの相互作用が必要とされる27。神経堤細胞が移動する経路は、神経細胞やグリア細胞に分化する細胞が通過する「腹側経路」と、メラニン細胞が通過する「背側経路」の二つに大別される。fibronectinやlamininといった細胞外基質は神経堤細胞の移動経路全般に発現しており、経路の選択には神経堤細胞と移動経路の組織に発現する誘引因子・反発因子の相互作用が重要である。代表的なものとして、腹側経路の選択に関わる反発性のEph/Ephrinシグナル28およびRobo/Slitシグナル29、背側経路の選択に関わる誘引性のEph/Ephrinシグナル28、EDNRB2/ET3シグナル30などがある。 | 神経堤細胞の胚内での移動は厳密に制御されており、fibronectinやlamininなどの細胞外基質と、神経堤細胞が発現するintegrinの相互作用が必要とされる27。神経堤細胞が移動する経路は、神経細胞やグリア細胞に分化する細胞が通過する「腹側経路」と、メラニン細胞が通過する「背側経路」の二つに大別される。fibronectinやlamininといった細胞外基質は神経堤細胞の移動経路全般に発現しており、経路の選択には神経堤細胞と移動経路の組織に発現する誘引因子・反発因子の相互作用が重要である。代表的なものとして、腹側経路の選択に関わる反発性のEph/Ephrinシグナル28およびRobo/Slitシグナル29、背側経路の選択に関わる誘引性のEph/Ephrinシグナル28、EDNRB2/ET3シグナル30などがある。 | ||
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== 多分化能 == | == 多分化能 == | ||
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移動を開始する前の神経堤細胞には、神経細胞やシュワン細胞、メラニン細胞など複数の細胞種に分化できる多能性を有した細胞が存在すると報告されている31。しかしながら、神経堤細胞の全てが多能性を有している訳ではなく、遊走前から分化の方向が決定されている細胞も存在する。初期に神経堤を離脱した細胞の多くは、神経細胞には分化するがメラニン細胞には分化せず、逆に後期に神経堤を離脱した細胞はメラニン細胞には分化するが神経細胞には分化できない32。これらの神経堤細胞の分化方向は、Sox9やSox10によって活性化されるMitf・c-Kit（メラニン細胞）やP0（シュワン細胞）などによって運命づけられる19。一方、神経堤細胞の最終的な分化は移動後の環境にも大きく依存するとされる。例えば、脊髄神経節の形成には脳由来神経栄養因子（brain-derived neurotrophic factor：BDNF）が、シュワン細胞への分化にはグリア増殖因子であるNeuregulinが、平滑筋の形成にはTGF-βの存在が重要である。 | 移動を開始する前の神経堤細胞には、神経細胞やシュワン細胞、メラニン細胞など複数の細胞種に分化できる多能性を有した細胞が存在すると報告されている31。しかしながら、神経堤細胞の全てが多能性を有している訳ではなく、遊走前から分化の方向が決定されている細胞も存在する。初期に神経堤を離脱した細胞の多くは、神経細胞には分化するがメラニン細胞には分化せず、逆に後期に神経堤を離脱した細胞はメラニン細胞には分化するが神経細胞には分化できない32。これらの神経堤細胞の分化方向は、Sox9やSox10によって活性化されるMitf・c-Kit（メラニン細胞）やP0（シュワン細胞）などによって運命づけられる19。一方、神経堤細胞の最終的な分化は移動後の環境にも大きく依存するとされる。例えば、脊髄神経節の形成には脳由来神経栄養因子（brain-derived neurotrophic factor：BDNF）が、シュワン細胞への分化にはグリア増殖因子であるNeuregulinが、平滑筋の形成にはTGF-βの存在が重要である。 | ||
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== 神経堤症（neurocristopathy） == | == 神経堤症（neurocristopathy） == | ||
神経堤からは多様な細胞が分化するため、その特定の細胞系譜に発生・分化・遊走の異常が生じると様々な疾患が誘導される。ヒトにおいて、神経堤に由来するとされる組織の先天奇形や腫瘍などは神経堤症と総称される。代表的な疾患としては、腸管末端部における神経節細胞の先天的欠損に起因するHirschsprung病（先天性巨大結腸症）、副腎髄質のクロム親和性細胞の腫瘍である褐色細胞腫、カフェオレ斑や神経線維腫を主徴とする全身性母斑症である神経線維腫症Ⅰ型（von Recklinghausen病）、感音難聴、白髪、虹彩異色症をきたすWaardenburg症候群、第3第4咽頭嚢の発生異常により心奇形・顔面異常・胸腺の低形成・口蓋裂・低カルシウム血症などをきたす22q11.2欠失症候群などがある。近年、CHARGE症候群（虹彩欠損、心疾患、後鼻孔閉鎖、成長障害と精神発達障害、性器の低形成、耳介の変形と難聴を特徴とする）の原因遺伝子であるCHD7遺伝子が、ヒトならびにアフリカツメガエルの神経堤形成に必須であることが明らかになりCHARGE症候群が神経堤症であると実証された33。<br> | 神経堤からは多様な細胞が分化するため、その特定の細胞系譜に発生・分化・遊走の異常が生じると様々な疾患が誘導される。ヒトにおいて、神経堤に由来するとされる組織の先天奇形や腫瘍などは神経堤症と総称される。代表的な疾患としては、腸管末端部における神経節細胞の先天的欠損に起因するHirschsprung病（先天性巨大結腸症）、副腎髄質のクロム親和性細胞の腫瘍である褐色細胞腫、カフェオレ斑や神経線維腫を主徴とする全身性母斑症である神経線維腫症Ⅰ型（von Recklinghausen病）、感音難聴、白髪、虹彩異色症をきたすWaardenburg症候群、第3第4咽頭嚢の発生異常により心奇形・顔面異常・胸腺の低形成・口蓋裂・低カルシウム血症などをきたす22q11.2欠失症候群などがある。近年、CHARGE症候群（虹彩欠損、心疾患、後鼻孔閉鎖、成長障害と精神発達障害、性器の低形成、耳介の変形と難聴を特徴とする）の原因遺伝子であるCHD7遺伝子が、ヒトならびにアフリカツメガエルの神経堤形成に必須であることが明らかになりCHARGE症候群が神経堤症であると実証された33。<br> | ||