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神經元遷移

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神經元遷移神經細胞遷移同義,指的是發育過程中神經元從生發層遷移到外層定位的過程[1]

哺乳動物神經系統最初形成時,神經管僅包含一層細胞,但成熟的大腦皮層卻含有多層細胞。由此可見,在中樞神經系統發育的過程中,神經細胞需要經過遷移才能抵達正確的定位[2]。關於這一過程的研究將有助於人們了解神經系統發育的機理,並且為相關疾病的治療提供指導。

遷移方式

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神經系統完成發育的過程中,神經元將通過多種不同方式遷移到正確的所在位置,包括放射狀遷移切向遷移嗜軸遷移多極遷移等。

放射狀遷移

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放射狀遷移又譯為輻射遷移,指的是神經元沿與腦表面相垂直的方向進行遷移[3],是上述各種神經細胞遷移方式中最主要的遷移方式——據估計,人類神經系統中90%的遷移神經元與齧齒動物神經系統中75%的遷移神經元均通過這種方式抵達正確的所在位置[4]。放射狀遷移是形成神經系統層狀結構的基礎以及各類複雜功能的前提[5]

在放射狀遷移中,神經元祖細胞在腦室帶生成並完成終末分裂後,將沿着星形膠質細胞的放射狀纖維逐漸向大腦皮層最適位置遷移,最終形成分為6層的大腦皮層。其中前期生成的神經元將位於皮層的深層,而後期產生的新神經元跨越已形成的層狀結構位於淺層[5]。 神經元放射狀遷移為大腦行使其複雜功能提供了保障。腎上腺皮質激素、絲裂原活化蛋白激酶、絲氨酸/蘇氨酸激酶 、腦信號蛋白3A等多種分子均與神經元放射狀遷移有關[5]

切向遷移

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切向遷移指的是以和輻射遷移的神經元相垂直的方向進行遷移[3]。大多數中間神經元通過這一方式進行移動,以到達其在皮質中的最適位置,例如中間神經元從神經節隆起遷移至大腦皮層時便通過這種方式移動[6]。 即使是在一些成熟的生物體內,切向遷移也有可能持續發生,連接腦室下帶和嗅球的喙側遷移流便是一個典型的例子——位於該遷移流中的神經幹細胞保持增殖狀態和神經幹細胞特徵,而不進一步分化,在遷移到嗅球後方才分化成熟[7]

嗜軸遷移

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嗜軸遷移指的是許多沿身體前-後軸移動的神經元利用現有的軸突束進行遷移。促性腺激素釋放激素(GnRH)神經元即通過這種方式進行遷移。GnRH神經元起源於嗅板的內皮細胞,隨後通過嗜軸遷移方式,沿鼻中隔終神經遷徙到前腦的視前區和下丘腦內側底部[8]。在這一過程中,鈣離子等細胞內信號的變化將會導致GnRH神經元的微絲、微管結構發生改變,從而產生動力,並且通過細胞粘附蛋白與細胞外環境相互作用,以引起神經元的遷移。

多極遷移

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多極遷移往往出現於多極神經元定位改變的過程中,這種細胞大量存在於人類神經系統的中間皮質區[9][10] 。多極神經元的遷移方式與其他細胞存在一定程度的差異——它們會自己表達出一些神經標誌物,並且沿着多種獨立於放射狀神經膠質纖維的方向延伸[9]

機制假說

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當前關於神經元遷移的主要假說包括攀緣假說誘導假說。其中,攀緣假說認為神經元攀着突起呈放射樣的神經膠質細胞從套層向腦的表面遷移,其遷移取決於膠質纖維的方向。而誘導假說認為神經元的遷移受到靶細胞釋放的趨化因子的誘導(包括細胞粘連因子、特異性多肽生長因子等),遷移取決於靶細胞的活動。[1]

神經細胞遷移的相關疾病

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正確的神經細胞遷移是大腦功能正常形成與發育的基礎。當神經細胞遷移發生異常時,神經元將有可能終止於不適當的位置,從而導致大腦半球、小腦腦幹海馬體等中樞神經系統結構的異常甚至缺失,引發精神分裂症、無腦回畸形、智力低下等神經或精神疾病[5]。關於神經細胞遷移的研究或將能夠為上述疾病的預防與治療提供思路,還將有助於開發基於細胞移植手段的神經退行性疾病治療方針(例如,設計方法將分泌神經營養因子的細胞移植並定位到神經細胞損傷的區域,以保證細胞的生存)[2]

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 孫久榮. 神经解剖生理学. 北京: 北京大學出版社. 2004: 64. ISBN 9787301074060. 
  2. ^ 2.0 2.1 饒毅. 神经细胞迁移的分子生物学研究. 江西醫學院學報. 2001年, 41 (2): 9–15 [2020-12-12]. (原始內容存檔於2004-01-08). 
  3. ^ 3.0 3.1 吳平,宋淑亮,王允山,梁浩,王偉莉,吉愛國. 神经细胞迁移的分子生物学研究. 生命的化學. 2010年, 30 (2): 165–170 [2020-12-12]. (原始內容存檔於2010). 
  4. ^ Letinic K, Zoncu R, Rakic P. Origin of GABAergic neurons in the human neocortex. Nature. June 2002, 417 (6889): 645–9. Bibcode:2002Natur.417..645L. PMID 12050665. doi:10.1038/nature00779. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 蔣華玉,王永剛. 神经元放射状迁移分子的研究进展. 神經元放射狀遷移分子的研究進展. 2016年, 37 (1): 124–128 [2020-12-12]. (原始內容存檔於2016-04-21). 
  6. ^ Yokota Yukako,Ghashghaei H. T.,Han Christine,Watson Hannah,Campbell Kenneth J.,Anton E.S.,Chan-Ling Tailoi. Radial glial dependent and independent dynamics of interneuronal migration in the developing cerebral cortex.. PLOS ONE. 30 June 2016, 11 (6): e0158680. PMC 1950908可免費查閱. PMID 27362431. doi:10.1371/journal.pone.0158680. 
  7. ^ 邱克軍,蔡文琴,姚忠祥,楊輝,周德山,何家全,劉仕勇. Pax-6在大鼠发育脑喙侧神经干细胞迁移流中的表达. 解剖學報. 2004年, 35 (3): 262–267 [2020-12-12]. (原始內容存檔於2004-07-02). 
  8. ^ Lund, Carina,Pulli, Kristiina,Yellapragada, Venkatram,Giacobini, Paolo,Lundin, Karolina,Vuoristo, Sanna,Tuuri, Timo,Noisa, Parinya,Raivio, Taneli. Development of Gonadotropin-Releasing Hormone-Secreting Neurons from Human Pluripotent Stem Cells. Stem Cell Reports. 9 Aug 2016, 7 (2): 149–157. doi:10.1016/j.stemcr.2016.06.007. 
  9. ^ 9.0 9.1 Tabata H, Nakajima K. Multipolar migration: the third mode of radial neuronal migration in the developing cerebral cortex. Journal of Neuroscience. 5 November 2003, 23 (31): 9996–10001. PMC 6740853可免費查閱. PMID 14602813. doi:10.1523/JNEUROSCI.23-31-09996.2003. 
  10. ^ Nadarajah B, Alifragis P, Wong R, Parnavelas J. Neuronal migration in the developing cerebral cortex: observations based on real-time imaging. Cereb Cortex. 2003, 13 (6): 607–11 [2020-12-12]. PMID 12764035. doi:10.1093/cercor/13.6.607. (原始內容存檔於2008-10-15). 

外部連結

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