視蓋背腹軸決定の分子機構

视顶盖背腹轴决定的分子机制

基本信息

批准号：
10780454
负责人：
渡邉裕二
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10780454/
关键词：
視蓋中脳背腹軸 Shh Sonic hedgehog

项目摘要

ニワトリの中脳は背側の視蓋(tectum)と腹側の被蓋(tegmentum)からなり、視蓋が網膜からの視神経投射を受けるのに対し,被蓋には運動機能に関わる神経核が分化する。発生において視蓋は3日胚前後から拡大して細胞増殖を続け、5日胚から左右に分かれてさらに大きく膨らみ、視蓋に特徴的な層構造を形成する。これに対し被蓋では比較的早い時期から神経分化が進んでおり、視蓋と較べて細胞増殖は抑制されている。中脳背腹軸上でのこうした増殖分化・細胞タイプさらには組織形態の違いがどのように制御されているか調べるため、脊索および底板で発現するSonic hedgehog(SHH)に着目してin ovoでの強制発現実験をおこなった。エレクトロポレーション法により1.5日胚のニトリ中脳胞領域にuni-lateralに遺伝子導入すると、基板および翼板全体にSHHが異所的に発現された。導入された領域では中脳視蓋で発現する遺伝子が抑制され、さらに細胞増殖が抑制された結果、翼板から分化する視蓋が縮小した。また蓋板で発現する遺伝子の発現が一部消失し、その後も蓋板の構造が失われて左右の視蓋が融合した。網膜から視蓋への視神経の投射は減少し、投射領域も縮小していた。一方で被蓋では床板、運動神経、介在神経のマーカーが異所的に誘導され、本来の動眼神経とは別に多数の運動神経が生じた。またドーパミン産生およびセロトニン産生神経が背側に拡大した。これらの神経分化はSHHによりnon cell autonomousに進むことがわかった。以上の結果はSHHが細胞増殖・分化を抑制して、被蓋での細胞タイプの決定や予定視蓋領域の決定に働くことを示している。

鸡的中脑由背侧视顶盖（顶盖）和腹侧被盖组成，视顶盖接收来自视网膜的视神经投射，而被盖具有分化的参与运动功能的神经核。发育过程中，视顶盖在胚胎第3天左右扩大并继续增殖，从胚胎第5天开始，分为左右两侧并进一步膨胀，形成视顶盖特征性的层状结构。相反，在被盖中，神经分化从相对较早的阶段开始，并且与视顶盖相比，细胞增殖受到抑制。为了研究这种增殖和分化、细胞类型和组织形态差异如何在中脑背腹轴上受到调节，我们重点研究了在脊索和底板中表达的 Sonic Hedgehog (SHH)，并在卵中进行了实验。我们进行了强制表达实验。当通过电穿孔将基因单侧导入1.5天龄胚胎的中脑囊泡区域时，SHH在整个基底和翼板中异位表达。在导入区域，中脑视顶盖表达的基因受到抑制，细胞增殖进一步受到抑制，导致与翼板不同的视顶盖收缩。此外，顶盖板中表达的一些基因的表达消失，顶盖板的结构随之丢失，导致左右视顶盖融合。视神经从视网膜到视顶盖的投影减少，投影面积也减少。另一方面，底板、运动神经和中间神经元的标记在被盖中异位诱导，并且许多运动神经与原始动眼神经分开产生。此外，产生多巴胺和血清素的神经在背侧扩张。我们发现，由于 SHH，这些神经分化可以非细胞自主地进行。这些结果表明SHH抑制细胞增殖和分化，并在确定被盖细胞类型和确定预期顶盖区域中发挥作用。