눈발달

Eye development
48시간 배양 병아리 배아 머리 횡단면
52시간 배양된 병아리 배아 머리 횡단면, 렌즈와 시신경 컵 표시

인간 배아에서 눈 형성은 배아 발달 후 약 3주부터 시작하여 10주까지 계속된다.[1]중피와 외피 조직 양쪽의 세포는 눈의 형성에 기여한다.특히 눈은 신경피탈륨, 표면 엑토더름, 신경피탈과 중간피질로 구성된 세포외 중간체에서 파생된다.[2][3][4]null

신경세포는 망막, 담도체, 홍채, 시신경을 형성한다.표면은 렌즈, 각막상피, 눈꺼풀을 형성한다.세포외 중수체는 쇄골, 각막내피와 스트로마, 혈관, 근육, 유리 등을 형성한다.null

눈은 임신 4주말에 전뇌의 양쪽에 있는 시신경 한 쌍으로 발달하기 시작한다.시신경은 뇌에서 자라나 표면 외피와 접촉하게 되며, 이 접촉은 눈의 추가발달을 위해 필요한 변화를 유도한다.Choroid fissure라고 알려진 시신경 하단의 홈을 통해 혈관이 눈에 들어온다.신경관, 신경관, 표면외피, 중피 등의 여러 층이 눈의 발달에 기여한다.[2][3][4]null

눈 발육은 인간(애니리아), 생쥐(작은 눈), 드로소필라(에이지리스) 등에게서 알려진 동음이의 유전자인 마스터제어유전자 PAX6에 의해 시작된다.PAX6 유전자 로커스는 눈 형성에 관련된 다양한 유전자와 성장 인자에 대한 전사 인자다.[1][5]눈모형생식은 시신경 홈이나 설시의 발광 또는 발육에서 시작된다.신경주름의 이 두 홈은 신경관이 닫히면서 시신경으로 변형된다.[6]그리고 나서 시신경은 내층이 망막을 형성하고 외부는 망막색소 상피를 형성하는 시신경 컵으로 발달한다.시신경의 중간 부분은 담도와 홍채로 발달한다.[7]시신경을 주입하는 동안, 엑토더름이 두꺼워지기 시작하여 렌즈 플래코드를 형성하기 시작하는데, 결국 엑토더름과 분리되어 시신경의 열린 끝에 렌즈 배실체를 형성하게 된다.[1][3][4]null

시신경 컵 내부와 주변 세포의 추가적인 분화와 기계적 재배열은 완전히 발달된 눈을 만들어낸다.null

순차적 유도

이 발달은 장기들이 세 개의 다른 조직으로부터 형성되는 순차적 인자의 한 예다.

신경관 엑토더름(신경관)

첫째, 시신경이라고 불리는 신경관의 소매치기가 있다.시신경 발육은 3주 배아에서 시작되는데, 시신경 설상구라고 불리는 신경판의 점차 깊어지는 홈에서 시작된다.일부 연구는 이 메커니즘이 RX/RAX 전사 인자에 의해 규제된다는 것을 시사한다.[8]Wnt와 FGF(fibroblast growst factor) 단백질은 이 초기 단계에서 한 역할을 하며 Shisa라는 또 다른 단백질에 의해 조절된다.[6]이것이 팽창하면서 로스트랄 신경계(배아에서 뇌강이 빠져나가는 출구)가 닫히고 시신경 설커스와 신경판이 시신경이 된다.[9]시신경은 복막과 전뇌의 연결에서 발생한다.[1]null

신경세포는 다음과 같은 눈의 구획을 발생시킨다.

표면외피

렌즈 개발은 시신경 개발과 밀접한 관련이 있다.자라나는 복막과 엑토더름 사이의 상호작용은 그 지점에서 엑토더름을 두꺼워지게 한다.엑토더름의 이 두꺼워진 부분을 렌즈 플래카드라고 부른다.다음으로 플래코드는 렌즈 핏이라고 불리는 주머니를 형성하고 있다.[1][3][4]과학자들은 렌즈 플래코드의 침입에 필요한 긴장력을 연구하고 있으며 현재 연구는 초기 망막 세포에 미세필름이 존재하여 침입 행동을 허용할 수 있다는 것을 시사하고 있다.전구렌즈 엑토더름의 Rho GTPase 의존성 필로포디아도 렌즈 핏 형성에 중요한 역할을 한다는 연구결과가 나왔다.[10][3][4] 결국 구덩이는 완전히 폐쇄된다.이 밀폐된 구조물은 렌즈 배실이다.[1]렌즈 개발에는 눈모형생식에 대한 마스터 규제 유전자인 팩스6 유전자의 존재가 필요하다는 연구결과가 나왔다.[11]이 마스터 규제 유전자는 밀접하게 연관된 시신경 발육에 필요하지 않다.[12]또한, Ras 활성화는 렌즈 분화 시작에는 충분하지만 완성에는 충분하지 않은 것으로 나타났다.[11]null

시신경은 그 후 시신경[3] 컵을 형성하기 시작한다. 시신경 컵 형태생식은 신경계통 운동이 구면 시신경 (1상)을 형성한 후 발생하는 invagination 과정이다.침윤은 조직이 스스로 접히는 것이다.약 12시간 동안 시신경 내부 층의 원위부 끝부분이 평평해지기 시작한다(2상).이후 18시간에 걸쳐 내부와 외부 층이 모두 날카로운 각도로 안으로 굽기 시작하여 C자 모양의 가장자리(3상)를 형성하기 시작한다.마지막 18시간에는 시신경 컵을 형성하기 위해 이 무수히 볼록한 발광을 계속하는 것이 포함된다.[4]이때 주상피세포, 사이비 기형세포, 비현실적으로 좁은 쐐기모양세포 등의 형태를 관찰할 수 있다.[13]null

시신경의 내부층은 신경세포막(신경망막)으로 되어 있고, 외부층은 망막색소상피막(RPE)으로 구성되어 있다.실험 결과 RPE 세포 분화와 유지관리는 이웃 조직과의 상호작용이 필요한 것으로 결정되었는데, 이는 대부분 표준 Wnt 신호일 가능성이 높은 반면 신경망막 분화는 조직 자율 인자에 의해 추진된다.[13]null

뼈 형태 유발 단백질(BMPs)은 시신경 개발의 중요한 규제 기관이다.실제로 시신경 컵 개발 정밀도를 위해 BMP 작용제와 길항제 등이 필요하다는 연구결과가 나왔다.[12]조직과 신호 경로 사이의 상호작용은 시신경 컵의 형태생성에 중요한 역할을 한다.[8]null

조직배양매체 내 주입이 완료된 후 시신경을 주변 조직과 격리시키는 것이 광수용체, 갱리온세포, 양극세포, 수평세포, 아마크린세포, 뮬러글리아 등 눈의 주요 부위의 발달로 이어질 수 있다는 연구결과가 나와 주목된다.이는 광케이블의 형태생성이 렌즈 유무를 포함하여 환경으로부터 외부 단서와 독립적으로 발생함을 나타낸다.[13]그러나 이 렌즈는 엑토데럼이 각막으로 변형시키는 인덕터 역할을 할 필요가 있다.null

표면 외부는 다음과 같은 부품을 생산한다.

신경 파고

신경 파고 세포는 그 자체로 엑토더름에서 파생되어 신경관에 가깝게 놓여 있다.

메소더름

중뇌는 다음과 같은 구조물에 기여한다.

발달 계단식 계단식

리엠 외 연구진에 따르면, 눈의 유기생성은 발달 단계적 인자의 한 예로 지적된다.눈은 본질적으로 체외막과 신경관으로부터 엑토데롬을 파생시킨 것으로, 화음계에 의한 일련의 유인이 있다.null

코다메소데름은 신경관의 앞부분을 유도하여 척추동물의 시너포모픽 3중뇌의 전구체를 형성하게 하고, 이를 디엔팔론(dinsphalon)이라고 하는 돌출부를 형성하게 된다.화음계에 의한 추가적인 유도는 돌출부, 즉 시신경을 형성할 것이다.이 배실체는 이후 코드메모데르름으로부터 추가 유도를 통해 주입될 것이다.그런 다음 시신경이 두꺼워지는 엑토더럼을 유도하고(플랙코드를 감추고), 나아가 엑토더럼으로부터 분리되어 저절로 신경유전적 플래카드를 형성하는 지점까지 추가적으로 침윤하게 된다.렌즈 플래코드는 화음계에 의해 영향을 받아 이를 불응시키고 신경망막의 내부층과 색소침착망막의 외부층에 의해 구성된 시신경 컵을 형성하여 결합하여 시신경 줄기를 형성한다.색소화된 망막은 막대기와 원추에 의해 형성되며 신경관의 표피 상피에 전형적으로 나타나는 작은 섬모로 구성되어 있다.수정체의 일부 세포는 운명으로 각막을 형성하고 수정체는 완전히 발달하여 최종 렌즈를 형성할 것이다.아이리스는 시신경 컵 셀로부터 형성된다.null

머리 표피의 반응도

머리에 있는 표피만이 시신경에서 나오는 신호에 반응할 수 있다.시력 발달을 위해서는 시신경 및 머리 표피 모두 필요하다.시신경 신호에 반응하는 머리 표피의 능력은 표피에 있는 팍스6의 표현에서 나온다.Pax6는 눈의 유도를 위해 필요하고 충분하다.이러한 능력은 내측, 중간, 신경판과의 상호작용을 통해 위장과 뉴런에서 점진적으로 획득된다.null

규제 및 억제

소닉 고슴도치는 팍스6의 표현을 줄인다.개발 중에 쉬가 억제되면 팍스6의 표현 영역이 확장되고 눈이 분리되지 않아 사이클로피아가 생긴다.[14]쉿의 과도한 압박은 눈 구조를 잃게 한다.null

망막의 비타민 A에서 생성되는 레티노산은 시신경 주위로의 경막 중신경의 침투를 제한하는 분비 파라크린 신호로서 눈발달에 필수적인 역할을 한다.[15]발생 중의 비타민 A 결핍은 전두엽 결손(특히 각막과 눈꺼풀)을 일으켜 시력을 잃거나 실명하게 된다.null

LMX1B가 경막간막 생존에 역할을 한다는 증거가 있다.[16]null

추가 이미지

  • Ultrasound Scan ND 083.jpg

  • 약 4주의 인간 배아에서 아래로부터 보이는 시신경 컵과 초로이드 균열.null

  • 18일 동안 배아 토끼의 눈을 통해 수평을 이루는 부분.X 30.

  • 6주 동안 인간 배아의 눈의 시상 부분.null

  • 송어의 눈 발달 부분.null

참조

  1. ^ a b c d e f 오트, D, 데이비드, H, "눈의 개발"2015년 4월 22일 회수
  2. ^ a b Sadler, T.W (1990). Langman's medical embryology (6th ed.). Williams and Wilkins. ISBN 978-0683074932.
  3. ^ a b c d e f g Hosseini, Hadi S.; Beebe, David C.; Taber, Larry A. (2014). "Mechanical effects of the surface ectoderm on optic vesicle morphogenesis in the chick embryo". Journal of Biomechanics. 47 (16): 3837–3846. doi:10.1016/j.jbiomech.2014.10.018. PMC 4261019. PMID 25458577.
  4. ^ a b c d e f g Hosseini, Hadi S.; Taber, Larry A. (2018). "How mechanical forces shape the developing eye". Progress in Biophysics and Molecular Biology. 137 (16): 25–36. doi:10.1016/j.pbiomolbio.2018.01.004. PMC 6085168. PMID 29432780.
  5. ^ 켈러, A. M. V. "눈의 전위 발달"2015년 4월 22일 회수
  6. ^ a b Fuhrmann, S, Levine, E. M. 및 Reh, T. A. (2000)"배아 병아리의 초기 시력 발달 동안 초안 중신경이 시신경을 패턴화한다."개발 127, 4599–4609.
  7. ^ LifeMap Science, Inc. "눈의 산후 및 산후 개발"2015년 4월 22일 회수
  8. ^ a b Fuhrmann, S, "Eye Morphogenesis and Patterning of the Optical Vesicle" 개발 생물학 93, 61-84(2010년 10월 7일)의 현재 주제
  9. ^ "아이(vertebrate) 맥그로힐; 과학 기술 백과사전(2007), vol.6, pp.801-802
  10. ^ Fuhrmann, Sabine, "Eye Morphogenesis and Patterning of the Optical Vesicle" 개발 생물학 93, 61-84(2010년 10월 7일)의 현재 주제
  11. ^ a b 힐, M.A. (2015) 발생학 비전 - 렌즈 개발.2015년 4월 22일 회수
  12. ^ a b 애들러, R, 캔토솔러, M.V. " 시신경 발육의 분자 메커니즘: 복잡성, 모호성 및 논란", 개발 생물학 305,1,1-13(2007년 5월 1일)
  13. ^ a b c 에이라쿠 외 연구진, "3차원 세포 배양에서의 자기조직 광컵 형태생성", 네이처 472, 51–56(2011년 4월 7일)
  14. ^ "Development of the Vertebrate Eye -- Developmental Biology -- NCBI Bookshelf". Retrieved 2010-04-10.
  15. ^ Duester, G (September 2008). "Retinoic acid synthesis and signaling during early organogenesis". Cell. 134 (6): 921–31. doi:10.1016/j.cell.2008.09.002. PMC 2632951. PMID 18805086.
  16. ^ McMahon C, Gestri G, Wilson SW, Link BA (August 2009). "Lmx1b is essential for survival of periocular mesenchymal cells and influences Fgf-mediated retinal patterning in zebrafish". Dev. Biol. 332 (2): 287–98. doi:10.1016/j.ydbio.2009.05.577. PMC 2716413. PMID 19500562.

추가 읽기

  • Keith L. Moore와 T.V.N. Persaud(2008).개발 중인 인간—임상 지향적 발생학.제8판USA: Sunders, Exvier Inc. 페이지 429의 각인

외부 링크