発生期大脳皮質構成細胞の発生分化及び細胞動態の把握

了解构成新生大脑皮层的细胞的发育分化和细胞动力学

• 批准号: 14017046
• 负责人: 玉巻 伸章
• 金额: $ 3.14万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14017046/
• 关键词: GABA; GAD67; Emx1; GABAergic neuron progenitor; proliferation

大脳新皮質錐体細胞は新皮質脳室帯で産生され、放射方向への細胞移動を経て皮質層構造を形成するが、マウスのGABA作動性非錐体細胞の大部分は大脳基底核原基で産生され、接線方向への細胞移動によって新皮質の層構造に加わることが知られる。我々は新皮質GABA作動性神経細胞前躯細胞の起源および増殖を発生過程にあるマウスを用いて調べた。GAD67-GFPノックインマウスの新皮質内で接線方向に移動するGFP陽性細胞は、胎生15日(E15)以前ではBrdU30分パルス標識を行っても陰性であったが、E16以降GFP陽性細胞、MAP2陽性細胞のうちの一部がBrdU陽性となった。また、E18ノックインマウスの新皮質および海馬からGFP陽性細胞をFACS法で集めて2日間培養すると、GFP陽性細胞の一部はBrdUを取り込んだ。このときの培養条件は、神経幹細胞を培養増殖させるものでは増殖せず、栄養要求性が高いことから神経幹細胞から区別された。GFP陽性細胞の含有物を免疫組織化学により調べると、Emx1 negative, GAD positive, nestin positiveとなっていた。分離されたGABA作動性前駆細胞は、大脳皮質外由来で、神経細胞マーカーと神経幹細胞マーカーを併せ持つ、神経前駆細胞に分類されると思われた。SV40複製起点およびCAG promoterにより発現調節を受ける2個のloxPで挟まれたCFPをもつアデノウイルスを、Emx1-Creマウス胎児の側脳室へ注入し出産成長させると、終脳腹側脳室帯由来の細胞を特異的にCFP標識することができる。生直後にCFP標識細胞を観察すると、皮質板内に存在するものでもPCNA陽性の細胞が観察された。生後3週齢マウスの大脳新皮質でCFP標識された細胞を観察すると、大脳皮質で標識されていた全ての細胞は、GABA作動性神経細胞であった。標識されたGABA作動性神経細胞は大脳皮質内に散在するが、しばしば2細胞のペアを形成しているところが観察された。このことは新皮質GABA作動性ニューロンの前駆細胞は大脳基底核原基からの細胞移動によって新皮質実質部へ到達してからもなおGABA作動性神経細胞を産生することを示している。マウス大脳基底核原基は、GABA作動性神経細胞前駆細胞を大脳新皮質に供給し、前駆細胞が大脳皮質内で必要に応じて増殖することにより、結果として大脳新皮質GABA神経細胞の大半を供給する。同様の大脳基底核原基由来GABA作動性神経細胞前駆細胞は広く動物種を問わず存在すると考えられる。人間では大脳皮質のGABA作動性神経細胞の産生に、同前駆細胞の大脳皮質内での増殖に大きく依存していると考えられる。

新皮质锥体细胞在新皮质心室区产生，并通过放射状细胞迁移形成皮质层状结构，但大多数小鼠GABA能非锥体细胞是基底神经节原基，已知它是在新皮质中产生并连接层状结构。通过切向细胞迁移来了解新皮质的结构。我们利用发育中的小鼠研究了新皮质 GABA 能神经元前体细胞的起源和增殖。即使在胚胎第 15 天 (E15) 之前进行 30 分钟 BrdU 脉冲标记，在 GAD67-GFP 敲入小鼠新皮质内切向迁移的 GFP 阳性细胞仍呈阴性，但在 E16 后，GFP 阳性细胞和 MAP2 阳性细胞的一些细胞变为 BrdU 阳性。此外，当通过FACS从E18敲入小鼠的新皮质和海马收集GFP阳性细胞并培养2天时，一些GFP阳性细胞掺入了BrdU。此时的培养条件是神经干细胞无法培养和增殖，并且由于其营养需求较高而与神经干细胞区分开来。 GFP阳性细胞内容物的免疫组织化学检查显示Emx1阴性、GAD阳性和巢蛋白阳性。分离的GABA能祖细胞被认为被归类为神经祖细胞，其起源于大脑皮层外部并具有神经元和神经干细胞标记。当将携带CFP的腺病毒夹在两个loxP（其表达受SV40复制起点和CAG启动子调节）之间注射到Emx1-Cre小鼠胎儿的侧脑室并使其在出生时生长时，检测到端脑的腹侧脑室区可以用 CFP 特异性标记来源细胞。当出生后立即观察CFP标记的细胞时，即使在皮质板内也观察到PCNA阳性细胞。当观察3周龄小鼠大脑新皮质中CFP标记的细胞时，大脑皮质中标记的所有细胞都是GABA能神经元。标记的 GABA 能神经元分散在整个大脑皮层，但经常观察到形成两个细胞对。这表明即使在通过基底神经节原基的细胞迁移到达新皮质实质后，新皮质GABA能神经元的前体细胞仍继续产生GABA能神经元。小鼠基底神经节原基向大脑新皮质供应 GABA 能神经元祖细胞，并且祖细胞根据需要在大脑皮层内增殖，从而产生大部分新皮质 GABA 神经元供应。人们认为，无论动物种类如何，源自基底神经节原基的类似 GABA 能神经元祖细胞都广泛存在。在人类中，大脑皮层中 GABA 能神经元的产生在很大程度上取决于大脑皮层内祖细胞的增殖。

项目成果

Fujimori K: "Differential localization of high-and low-molecular-weight variants of MAP2 in the developing rat telencephalon"J. Comp. Neurol.. 449. 330-342 (2002)

Fujimori K：“MAP2 高分子量和低分子量变体在发育中的大鼠端脑中的差异定位”J.

Tamamaki N: "Radial gilas and radial fibers : What is the function of radial fibers?"Anatomical Sci International. 77. 9-17 (2002)

Tamamaki N：“径向吉拉斯和径向纤维：径向纤维的功能是什么？”国际解剖科学。

Tamamaki N.: "Evidence that Sema3A and 3F regulate the migration of GABAergic neuroneurons in the developing neocortex"J. Comp. Neurol.. 455. 238-248 (2003)

Tamamaki N.：“Sema3A 和 3F 调节发育中新皮质中 GABA 能神经元迁移的证据”J.

Tamamaki N: "Response : Glial cell migration directed by axon guidance cues"Trends in Neurosci.. 25. 175-176 (2002)

Tamamaki N：“响应：由轴突引导线索引导的神经胶质细胞迁移”神经科学趋势.. 25. 175-176 (2002)