뉴런스

뉴런스
신경판의 아래쪽부터 위쪽까지 신경 홈으로의 진행을 보여주는 횡단면
식별자
메슈	D054261
해부학적 용어 [위키다타에서 편집]

뉴런은 척추동물 배아에서 접히는 과정을 말하며, 신경판이 신경관으로 변형되는 것을 포함한다.^[1] 이 단계에서 배아는 뉴런이라고 불린다.

노토코드가 그 위에 있는 엑토더름 세균층을 신호하여 두껍고 평평한 신경판을 형성함으로써 중추신경계(CNS)의 형성을 유도하면서 과정이 시작된다. 신경판은 스스로 접혀 신경관을 형성하는데, 나중에 척수와 뇌로 분화하여 결국 중추신경계를 형성하게 된다.^[2] 컴퓨터 시뮬레이션 결과 포유류 신경세포의 결절과 차등확산이 충분했다.^[3]

신경관의 다른 부분은 다른 종에서 일차 뉴런과 이차 뉴런이라고 불리는 두 가지 다른 과정에 의해 형성된다.^{[citation needed]}

• 일차 뉴런에서는 신경판이 가장자리가 접촉하여 융합될 때까지 안쪽으로 주름이 잡힌다.
• 2차 뉴런에서는 고체 전구체의 내부를 파내어 관을 형성한다.

일차신경절

1차 신경 유도

유도의 개념은 1817년 판도르의 작품에서 비롯되었다.^[4] 유도를 증명하는 첫 실험은 빅토르 햄버거가^[5][6] 1901년 독일의 한스 슈페만과 1904년 미국의 워렌 루이스의 독자적인 발견에 기인했다.^[7] 신경세포가 신경조직으로 처음 분화하는 것을 참고해 '일차 신경유도'라는 용어를 처음 대중화한 것은 한스 슈페만이었다.^[8][9] 태생에서 최초의 유도 사건으로 생각되어 "초기"라고 불렸다. 노벨상 수상 실험은 그의 제자 힐다 망골드가 했다.^[8] 발육하는 도롱뇽 배아의 복엽의 등 입술 부위에서 엑토데럼이 다른 배아에 이식되었고 이 "조직자" 조직은 원래 배아의 주변 조직을 엑토데르말에서 신경 조직으로 바꾸는 완전한 2차 축의 형성을 "유인"했다. 따라서 기증자 배아에서 나온 조직은 변화를 유도하기 때문에 유도체라고 불렸다.^[8] 주최자가 등지 립 블라스토포어(blastopore)이지만, 이것은 한 세트의 세포가 아니라, 지속적으로 변화하고 있는 세포군으로서, 병세포가 수축되어 있는 병세포를 형성하여, 블라스토포어의 등지 입술 위로 이동한다는 점에 유의해야 한다. 미식 기간 동안 언제든지 조직자를 구성하는 다른 세포가 있을 것이다.^[10]

20세기에 걸친 과학자들의 인덕터에 대한 후속 연구는 복엽수의 등쪽 입술이 인덕터 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라 겉보기에는 관련이 없어 보이는 다른 많은 품목들도 인덕터 역할을 할 수 있다는 것을 보여주었다. 이는 삶은 엑토더름이 요하네스 홀트프레터에 의해 여전히 유도를 할 수 있다는 사실이 밝혀지면서 시작되었다.^[11] 낮은 pH, 순환 암페어, 심지어 바닥 먼지까지 다양한 품목들은 상당한 경악으로 이끄는 유도체 역할을 할 수 있다.^[12] 살 때 유도하지 못한 조직도 삶으면 유도할 수 있다.^[13] 라드, 왁스, 바나나 껍질, 응고된 개구리의 피와 같은 다른 품목들은 유도하지 않았다.^[14] 화학적으로 기반한 유도 분자를 찾는 일은 발달 분자 생물학자들이 담당했고 유도 능력을 가진 것으로 보이는 방대한 품목 문헌이 계속 성장했다.^[15][16] 보다 최근에는 유도체 분자가 유전자에 기인하고 1995년에는 "스페만 조직자의 분자성"을 결정하기 위한 노력의 일환으로 일차 신경 유도에 관련된 모든 유전자와 그들의 모든 상호작용을 목록화해야 한다는 요구가 있었다.^[17] 또한 골형성 단백질과 같은 수용성 성장 인자와 노긴, 엽리스타틴과 같은 "불가침 신호"의 요구 조건을 포함한 유도 물질로서 몇 가지 다른 단백질과 성장 인자가 또한 호출되었다.

유도라는 용어가 대중화되기도 전인 1894년 한스 드레이쉬를 시작으로 몇몇 저자들은 1차 신경 유도는 자연에서 기계적일 수 있다고 제안했다.^[18] 일차 신경유도를 위한 기계화학 기반 모델은 1985년 G.W.브로드랜드와 R.에 의해 제안되었다. 고든^[19] 실제 수축의 물리적 파장은 추정 신경 상피와^[20] 2006년 1차 신경 유도가 제안된 방법에 대한 완전한 작동 모델을 가로지르는 슈페만 조직자의 정확한 위치에서 비롯되는 것으로 밝혀졌다.^[21][22] 그 분야에서는 일차 신경 유도가 기계적 효과에 의해 시작될 수 있는 가능성을 고려하는 것을 오랫동안 꺼려 왔다.^[23] 1차 신경유도에 대한 완전한 설명은 아직 발견되지 않았다.

모양 변경

유도 후 뉴런이 진행됨에 따라 신경판의 세포는 고열이 되며, 현미경 분석을 통해 주변 추정 상피성 외피(양수 내피성 내피성 내피)와는 다른 것으로 확인할 수 있다. 세포들은 중앙 축에서 횡방향으로 움직이며 잘린 피라미드 모양으로 변한다. 이 피라미드 모양은 세포의 정상 부위에서 튜불린과 액틴을 통해 이루어지며, 세포가 움직일 때 수축한다. 세포 모양의 변화는 세포 내 핵의 위치에 의해 부분적으로 결정되어 세포의 부위가 불룩하게 되어 세포의 높이와 모양이 변하게 된다. 이 과정은 비실체적 수축으로 알려져 있다.^[24][25] 그 결과 이전에 둥근 위트룰라가 팽이가 평평한 둥근 공이 되었을 때 특히 도롱뇽에서 뚜렷하게 나타나는 구별되는 신경판이 납작해진 것이다.^[26] 신경판 참조

접기

평평한 신경판이 원통형 신경관으로 접히는 과정을 1차 신경세포라고 한다. 세포 형태가 변화함에 따라 신경판은 내경힌지점(MHP)을 형성한다. 팽창하는 표피는 MHP에 압력을 가하며 신경판이 접히도록 하여 신경주름과 신경 홈이 생기게 한다. 등측 힌지점(DLHP)을 형성하는 신경 접힘과 이 경첩의 압력으로 인해 신경 접힘이 만나 중간선에서 융합된다. 핵융합은 세포 접착 분자의 조절을 필요로 한다. 신경판은 E-cadherin 표현에서 N-cadherin, N-CAM 표현으로 전환하여 서로를 동일한 조직으로 인식하고 튜브를 닫는다. 이러한 표현의 변화는 신경관이 표피에 결합하는 것을 멈추게 한다. 신경판 접기는 복잡한 단계다.^{[citation needed]}

노토코드는 신경관의 발달에 필수적인 역할을 한다. 뉴런에 앞서 경막내막세포가 저탄소내막을 향해 이동하는 동안 노토코드적 과정은 노토코드판이라는 아치형 판으로 열리고 신경판의 신경세포 위에 부착된다. 이어 공증판은 신경판의 닻 역할을 하며, 중간 부분을 고정시키면서 판의 두 가장자리를 위로 민다. 일부 notochodral 세포는 중앙 단면 신경판에 통합되어 나중에 신경관의 바닥판을 형성한다. 노토코드 판은 고체 노토코드를 분리하여 형성한다.^{[citation needed]}

실제 관을 형성하기 위한 신경관의 접힘이 한꺼번에 일어나는 것은 아니다. 대신, 그것은 대략 카네기 9단계(인간의 배아 20일 전후)의 네 번째 소마이트 수준에서 시작된다. 신경판의 측면 가장자리는 중간선에서 접촉하여 서로 결합한다. 이것은 두개골(머리쪽)과 꼬리에 꼬리를 대고(꼬리쪽) 둘 다 계속된다. 두개골과 후두부에 형성된 개구부를 두개골과 후두신경통이라고 부른다. 인간 배아에서, 두개골 신경증은 대략 24일에 닫히고, 카우달 신경증은 28일에 닫힌다.^[27] 두개골(상위)과 카우달(상위) 신경관절 폐쇄가 실패하면 각각 무뇌증과 척추비피다라고 불리는 상태가 된다. 또한 신경관이 몸 전체 길이에 걸쳐 닫히지 않으면 라치시스라는 상태가 된다.^[28]

패터닝

개발 단계가 유전자 제품 구배(gene product gradient)에 의해 지시되는 프랑스 국기 모델에 따르면, 개방된 신경판의 패턴을 유도하기 위해, 특히 신경 유전자 플래카드 개발을 위해 여러 유전자가 중요한 것으로 간주된다. 이 플래카드들은 먼저 열린 신경판 안에서 역사학적으로 명백하게 된다. 노토코드에서 신호하는 소닉 고슴도치(SH)가 그 형성을 유도한 후, 초기 신경관의 바닥판도 SHI를 분비한다. 폐쇄 후 신경관은 SHI의 효과와 지붕 판에 의해 분비되는 BMP4를 포함한 요인의 결합에 대응하여 기저 또는 바닥 판과 지붕이나 알라 판을 형성한다. 기저판은 척수와 뇌줄기의 운동 부분을 포함하여 신경계의 복측 부분의 대부분을 형성하고, 알라판은 등측면을 형성하며, 대부분 감각 처리에 전념한다.^[29]

등지 표피는 BMP4와 BMP7을 표현한다. 신경관의 루프 플레이트는 더 많은 BMP4와 다른 변환 성장인자 베타(TGF-β) 신호를 표현하여 신경관 사이에 등/환원 구배를 형성함으로써 그러한 신호에 반응한다. 노토코드는 SHI를 표현한다. 플로어 플레이트는 SHI를 자체 제작하여 경사도를 형성함으로써 SHI에 반응한다. 이러한 구배는 전사 인자의 차등표현을 허용한다.^[29]

모델의 복잡성

신경관 폐쇄가 완전히 이해되지는 않는다. 신경관의 폐쇄는 종에 따라 다르다. 포유류에서 폐쇄는 여러 지점에서 만나서 위아래로 닫힌다. 조류에서 신경관 폐쇄는 중뇌의 한 지점에서 시작하여 전방과 후방으로 이동한다.^[30][31]

2차 뉴런

1차 뉴런은 카우달 신경관이 최종 폐쇄를 겪을 때 2차 뉴런으로 발전한다. 척수의 충치는 신경줄로 확장된다.^[32] 2차 뉴런에서는 신경외선과 내측에서 나온 일부 세포가 중수선을 형성한다. 명주 코드는 응축되고 분리되어 충치를 형성한다.^[33] 그리고 나서 이 충치는 합쳐져서 하나의 관을 형성한다. 2차 뉴런은 대부분의 동물의 후부에서 발생하지만 새에서 더 잘 표현된다. 1차 뉴런과 2차 뉴런의 관은 결국 개발 6주 정도에 연결된다.^[34]

인간에게 있어, 2차 뉴런의 메커니즘은 그것이 인간 후방 척수의 적절한 형성에 미치는 영향을 고려할 때 중요한 역할을 한다. 공정의 어느 지점에서라도 오류가 발생하면 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 고정된 중수코드는 2차 뉴런의 부분 또는 완전체 구속으로 인해 발생하며, 이는 잔존 끝에 비기능적인 부분을 생성한다.^[35]

초기 뇌 발달

신경관의 앞부분은 뇌의 세 가지 주요 부분을 형성한다: 전뇌(pesxphalon), 중뇌(mesxphalon), 후뇌(hombencephalon)이다.^[36] 이러한 구조들은 처음에는 신경관 폐쇄 직후에 홉스 유전자를 포함한 전-후반 패터닝 유전자가 지정한 패턴의 뇌실체라고 불리는 돌출부로 나타나며, 멕스, 팍스 유전자와 같은 다른 전사 인자와 섬유블라스틱 성장 인자(FGFs), Wnts와 같은 분비 신호 인자로 나타난다.^[37] 이 뇌실들은 더 나아가 하위 영역으로 나뉜다. 프로방스팔론은 텔랑스팔론과 디엔스팔론을 낳고, 롬방스팔론은 메랑스팔론과 미엘랑스팔론을 낳는다. 진화적으로 가장 오래된 화음뇌의 부분인 후뇌도 롬보메레라고 불리는 다른 부분으로 나뉜다. 롬보메레스는 호흡과 심박수를 조절하는 회로를 포함하여 생명에 필요한 가장 필수적인 신경회로를 많이 생성하며, 두개골 신경의 대부분을 생성한다.^[36] 신경 파고 세포는 각 롬보메르 위쪽에서 갱년기를 형성한다. 초기 신경관은 주로 나중에 심실 영역으로 불리는 제르민 신경세포(germinal neuroepithelium)로 구성되는데, 이 영역은 방사상 활엽세포라고 불리는 1차 신경줄기세포를 포함하고 있으며 신경생성 과정을 통해 뇌발달 과정에서 생성되는 뉴런의 주요 원천 역할을 한다.^[38][39]

비신경외막조직

옆쪽에 있는 노토코드를 둘러싸고 있는 근축중추는 소마이트(미래 근육, 뼈, 척추동물의 사지 형성에 기여함)^[40]로 발달할 것이다.

신경 파고 세포

접이식 신경관의 측면 판 가장자리에 위치한 신경 파고라 불리는 조직 덩어리는 신경관과 분리되어 이동하며 다양하지만 중요한 세포가 된다.^{[citation needed]}

신경 파고 세포는 배아를 통해 이동하며 색소 세포와 말초 신경계의 세포를 포함한 여러 세포 집단을 발생시킬 것이다.^{[citation needed]}

신경관 결함

뉴런의 실패, 특히 신경관 폐쇄의 실패는 인간에게 가장 흔하고 선천적 결함을 무력화시키는 것으로, 500명의 신생아 중 약 1명 꼴에서 발생한다.^[41] 신경관의 회전 끝부분이 닫히지 않으면 무음증이나 뇌 발달이 부족하게 되며, 가장 흔히 치명적이다.^[42] 신경관의 카우달 끝이 닫히지 않으면 척추 비피다라고 알려진 상태가 발생하는데, 척수가 닫히지 않는다.^[43]

참고 항목

• 배아 분화파
• 신경 접이식
• 신경판
• 신경 파고

참조

추가 읽기

• Almeida, Karla L.; et al. (2010). "Neural Induction". In Henning, Ulrich (ed.). Perspectives of Stem Cells: From Tools for Studying Mechanisms of Neuronal Differentiation Towards Therapy. Springer. ISBN 978-90-481-3374-1.
• Basch, Martín L.; Bonner-Fraser, Marianne (2006). "Neural Crest Inducing Signals". In Saint-Jennet, Jean-Pierre (ed.). Neural crest induction and differentiation. Springer. ISBN 978-0-387-35136-0.
• Harland, Richard M. (1997). "Neural induction in Xenopus". In Cowan, W. Maxwell (ed.). Molecular and cellular approaches to neural development. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-511166-8.
• Ladher, Raj; Schoenwolf, Gary C. (2004). "Making a neural tube". In Jacobson, Marcus; Rao, Mahendra S. (eds.). Developmental neurobiology. Springer. ISBN 978-0-306-48330-1.
• Tian, Jing; Sampath, Karuna (2004). "Formation and Functions of the Floor Plate". In Gong, Zhiyuan; Korzh, Vladimir (eds.). Fish development and genetics: the zebrafish and medaka models. World Scientific. pp. 123, 139–140. ISBN 978-981-238-821-6.
• Zhang, Su-Chun (2005). "Neural specification from human embryonic stem cells". In Odorico, John S.; et al. (eds.). Human embryonic stem cells. Garland Science. ISBN 978-1-85996-278-7.

외부 링크

• 개요: uvm.edu
• 뉴런스 애니메이션