롬보메레

Rhombomere

척추동물 배아에서 롬보메르는 발달하는 신경관의 일시적으로 분열된 부분으로, 결국 롬브팔론이 될 지역의 후두뇌 영역(신경세포) 내에 있다. Rhombomeres는 신경관에서 약간 수축된 부위의 연속적인 증기로 나타나며, 두정 굴곡에 흐른다. 인간 배아 발달에는 29일까지 롬보메르가 존재한다.

함수

신경관의 초기 발달 단계에서 신경세포의 분할이 일어난다. 이 분할은 일련의 신경세포로 변한다. 각 부분을 롬보메레라고 부른다. 모든 롬보메르는 그들만의 갱단과 신경을 발달시킨다. 나중에 발달하면서, 롬보메레스는 척추동물에서 후뇌를 형성하는 코모보세팔론을 형성한다. 각 롬보메르는 고유한 유전자 집합을 표현하는데, 이는 호흡, 유방화, 걷기 등 산후 리듬 행동에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 생쥐에서 신경관을 심복부위로 패터링하는 것이 중심 패턴 발생기의 공간적, 시간적 외관을 조절할 수 있다는 것을 보여주었다. 롬보메르(Rhombomeres)는 형성 당시 롬보메르(Rhombomere) 표현형의 특정 측면이 결정되는 등 자율적인 발달 단위로 간주된다. 각 롬보메르는 전사 인자의 독특한 조합을 표현하고 있으므로 각 롬보메르 영역은 이론적으로 롬보메르 고유의 신경 분화 패턴을 확립할 수 있는 고유한 분자 단위를 가지고 있다. 이러한 뉴런 개체군 중 일부는 일부 종에서 확인되었다. 성숙된 후뇌핵의 다수는 1개 또는 몇 개의 롬보메르에서 유래된 지역 중 하나를 차지할 수 있다. 전정핵은 모든 롬보메르에 걸쳐 있으며, 일부는 롬보메르의 경계와 관련이 있다. 인광 역행 라벨을 사용하면, 전정체 그룹은 몇 개의 롬보메릭 부위가 아니라 대부분 단일 롬보메르에 해당한다는 것이 밝혀졌다. 또한 롬보메르가 밀접하게 연관되어 있는 한 전정-구체 그룹은 단일 또는 복수 롬보메르와 관련될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 결론은 후두뇌의 분할이 전정 복합체 내에서 액손들이 투영하는 방식에 기여한다는 것이었다. 마지막으로, 전정신경세포는 특히 r4, r5, r6이라는 세 개의 이웃한 롬보메르에서 구별되는 것으로 나타났다. 전정-구체 신경세포가 7개에서 분화하는 반면 f4에서는 가장 분화되지 않는다. 이러한 분화의 방법은 여전히 알려져 있지 않으며, 단백질의 이동, 표현, 뉴런의 성장과 사멸에 모두 관여하는 단백질의 종류가 많다. 수용기의 종류 또한 세포에 특유하도록 그들의 활동을 변화시킬 수 있다.

롬보메레스는 롬방스팔론의 최종 부분으로의 다음과 같은 성숙의 패턴을 결정한다. 마지막 부분은 퐁, 소뇌, 메둘라로 정의된다.

롬보메르 불룩의 경계를 이루는 세포는 가운데에 있는 세포보다 훨씬 빠르게 증식한다.[1] 세포들이 한 롬보메르에서 다른 롬보메르로 건너가는 것은 매우 어려운 일이기 때문에, 세포들은 한 롬보메르 안에 머무르는 경향이 있다. 각 롬보메르는 결국 하나 이상의 전정 뉴런 유형을 발생시킨다. 그러나 반드시 분할에 의존하는 것은 아니다. 운동 신경은 림보메릭 패턴에 따라 형성되지만, 각각의 신경은 한 롬보메르 또는 한 쌍의 이웃인 롬보메르에서 나올 수 있다. 나아가 다양한 인두 아치의 정확한 발달은 특정 롬보메르와의 상호작용에 달려 있다고 생각된다. 이러한 메커니즘으로, 예를 들어, 각 Rhombomere로부터 신경 파고 세포는 서로 다른 갱년기, 즉 뉴런의 군집을 발생시킨다. 이러한 롬보메르의 많은 수가 인간 이외의 종에서 어느 정도까지 지도화되었다. 예를 들어 r2는 삼위일체를 일으키는 것으로 나타났으며, r4는 나선형 및 스카파의 강낭뿐만 아니라 생식질 강낭을 일으키는 것으로 나타났다. r5와 r6은 압두센스 신경을 발생시키고 r6의 하부와 r7의 상부는 펫로사 강낭을 발생시키는 것으로 나타났다. 마지막으로 r6과 접촉하지 않는 r7의 경계가 경정/노도스 강낭을 일으킨다. 그러나 이러한 매핑은 이종 간을 적용할 수 없다.

한 종이 진화함에 따라 후뇌의 신경세포 수가 증가한다는 연구결과가 나왔다. 예를 들어, 쥐는 민달팽이보다 더 많은 뉴런을 가지고 있지만 침팬지는 쥐보다 더 많은 뉴런을 가지고 있다. 이 중 일부는 종의 크기 증가에 적응해야 하는 것에서 비롯된다고 가정할 수 있다. 또한, 어떤 종에서는, 롬보메르가 분명히 분할되어 있고, 장기간 동안 이런 방식으로 머문다. 다른 종에서는 결국 분할이 사라진다. 예를 들어, 롬보미어는 스위스/웹스터 쥐 변종에서 배아일 (E)10.5까지 현미경으로 탐지할 수 있지만 E11.5에서는 사라진다. 여러 종에 걸쳐 비교한다면, 많은 롬보메르들은 같은 것으로 형성되지 않는다. 예를 들어, r2와 r3은 많은 종에서 삼각형 모토네우론에 매핑되었다. 그러나 모든 종들이 이런 상관관계를 갖고 있는 것은 아니다.

각 롬보메르는 자체 수용체 세트를 가지고 있으며, 동일한 수용체들이 서로 다른 작용을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 한 연구는 Gli1, Gli2, Gli3라고 불리는 단백질이 복측 후뇌 발달에 영향을 미치고 모토뉴론 발달과 후뇌의 정확한 신경 패터닝에도 필요하다는 것을 보여주었다. 그러나 이들이 얼마나 중요하고 구체적인 역할이 무엇인지는 불분명했다. 특히 연구된 Gli2와 Gli3 단백질을 변이시켜 Gli2와 Gli3는 활성화 영역과 억압 영역을 모두 포함하고 있는 반면 Gli1은 전적으로 전사적인 활성화 영역만 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. Gli2는 또한 Gli3가 강력한 억제제인 반면, 더 강한 활성제인 것으로 밝혀졌다. Gli2와 Gli3는 모토뉴론의 정확한 조직과 형성에 중요한 복측 척수의 패터링을 고려하는 중복 기능을 가지고 있었다. 이는 Gli3 단백질의 돌연변이가 Olg2의 발현량이 약간 감소했을 뿐 Gli2 단백질이 변이되었을 때는 Olg2의 발현이 검출되지 않았을 때 나타났다. 올리고2는 보통 신경관의 복측 부위에서 발현된다. Gli2 단백질의 돌연변이는 척수보다 후뇌의 복측 패터닝에 더 심한 손상을 입힌다. 이는 Gli2가 Gli3가 대체할 수 없는 후두뇌에서 다른 기능을 수행한다는 것을 보여준다. 발달한 후두뇌의 Gli2와 Gli3도 쉬(음파고슴도치) 신호 전도에 뚜렷한 기능을 가지고 있다. 이것은 각각의 롬보메르에 특정한 유전자 발현의 차등 변조에 의해 발생한다. 마지막으로, 연구들은 롬보메레 4에서 복측 패터닝이 Gli2의 돌연변이에 의해 덜 영향을 받는다는 것을 보여주었다. 이것은 이 특정한 롬보메르가 Gli 단백질에 대한 다른 요구 조건을 가지고 있다는 것을 보여준다.

Hox 유전자는 또한 두개골 운동 신경의 형성에 한 몫을 하는 것으로 나타났다. 롬보메르의 운명은 홉스 유전자의 차등 발현에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 홉스 유전자에 돌연변이가 생기면서 두개골 운동신경이 정상과 다른 위치에서 형성되거나 단순히 완전히 형성되지 않았다. 이것에 대한 한 가지 가능성은 Hox 유전자가 신경관 내의 지역화에 어떻게든 관여하고 있다는 것과, 이 특정한 유전자의 발현이 일어난 이주의 양과 상관관계가 있다는 것이었다. 그러나 어떤 상관관계도 찾을 수 없었다. 많은 연구들이 작은 양의 상관관계를 보여주었지만, 완전한 상관관계가 없다는 것을 보여주는 동일한 양이 있었다. 발생한 상관관계의 양은 구체적인 결론을 도출하기에 충분하지 않았다. 그러나 이는 연구가 제한된 시간 동안 데이터 포인트만을 끌어왔기 때문에 발생할 수 있었다. 이와 같은 상관관계가 결여된 또 다른 가능성은 대부분의 연구가 단백질보다는 성적서의 위치만을 지도화하는 상황혼합화에 기초하고 있었다는 점이다. 세 번째 가능성은 연구들이 랜드마크로서 롬보메르에 초점을 맞추었고, 따라서 이것들과 표현 영역과 상관관계가 있다는 것이다. 연구는 롬보메르와 홉스 유전자 발현에서 밀접하게 연관된 뉴런들 사이의 관계를 보여줄 수 없었지만, 홉스 유전자는 뉴런 표현형의 사양에 있어서는 여전히 중요한 요소다. Hox 유전자는 물리적으로 염색체 내에 있는 것과 같은 순서로 로스트로카이드로 표현되었고 그 전사법은 레티노산에 의해 조절되었다. Hox 유전자는 모든 척추동물에서 확인되었으며 척추동물 종들이 무척추동물 종으로부터 멀리 떨어져 나가면서 표현된 Hox 유전자의 수가 증가한다. 특정 뉴런 집단은 홉스 유전자 발현과 관련이 있다. r4 수준에서 호xb1은 롬보메르 4 세포 정체성을 부여한 것으로 의심된다.

롬보메르스는 망막신경세포와 브랜치오모터 뉴런이 자라는 위치에도 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다. 각 롬보메르는 망막 신경세포 등 롬보메르 특이 뉴런의 반복적인 패턴을 유발할 수 있으며, 이들 중 상당수는 중간측위 등의 특성을 공유한다. 망막 신경세포는 다른 종에서 서로 다른 영역을 차지하고 있다. 한 연구에서 허혈, 불바, 마우트너 세포를 포함하는 램프프리 후뇌의 망상신경세포가 제브라피쉬와 비슷한 보존된 롬보므레 특이적 위치에서 발달했다는 것이 밝혀졌다.[2] 그러나 다른 종에서는 망막 신경세포가 다른 영역을 차지하고 있다. 삼각형 및 안면 운동 핵은 또한 램프의 롬보메르 경계와 잘 상관관계가 없는 것으로 나타났다.

여러 연구에서 섬유질 성장 인자(FGF)가 중뇌-롬보메르 1 경계에서 분비된다는 것이 밝혀졌다. 이 단백질들은 주변의 신경세포에서 세포 행동을 지시한다. 그러나, 신호의 통합과 그에 따르는 행동의 이면의 메커니즘은 여전히 불명확하다. FGF 수용체, 즉 FGFR이 부분적으로 중복 작용하여 등측외막의 세포 생존을 지원하고, r1 조직 정체성을 촉진하며, 중뇌 도파민성 뉴런을 포함한 복측신경세포 집단의 생성을 조절한다는 연구 결과가 나왔다. 생쥐에서는 fgfr2와 fgfr3의 돌연변이가 중뇌와 r1의 발달을 방해하지 않는 반면 fgfr1의 돌연변이는 중뇌와 r1의 결함을 유발했다.

연구는 가장 초기 세로토닌 신경세포가 전방 롬보메르에서 시작되었음을 보여주었다. 가장 등반적인 신경세포 그룹은 롬보메르 1에서 유래했으며, 롬보메르에서 형성되는 후측 레이피는 배아발달의 조금 늦은 단계에서 후측 롬보메르에서 유래된 것으로 여겨진다.

롬보메레스는 또한 전정 투영 뉴런의 생성으로 이어지며, 이것은 아마도 뇌간 발달 단계에 비교적 일찍 생성될 것이다.

롬보메레스에서는 T-box 전사 인자 계열의 구성원이 세포이탈의 적절한 발달과 연계되어 있다.[3] 후뇌가 발달하고 있는 동안 삼차세포체는 롬보메르 2와 3 내에서 등지세포로 이동하며 안면세포는 등지세포 표면 근처에서 r5로 이동한다는 것이 밝혀졌다. 안면핵을 형성하는 뉴런은 r4에서 생성되지만, 후뇌의 무테로포스테리어 축을 따라 r6으로 이동하며, 그 후에는 등축으로 이동한다. 전정음 뉴런도 r4에서 생성된다. 그러나 그들은 세포체가 중앙선을 넘어 대측면으로 건너가는 독특한 이주 패턴을 가지고 있다. 이를 통해 발전하는 후두뇌의 특정 위치에서 여러 개의 운동 신경세포의 하위 분류가 생성된다는 결론을 내릴 수 있다. 모두 Tbx20이라는 표현으로 관련이 있다. 후뇌에서 생성된 운동 신경세포는 Tbx20을 선택적으로 표현한다. Tbx20 돌연변이에서는 조건부 돌연변이일 때 롬보메르와 운동 뉴런의 부위가 패터링하는 것이 정상이었고 뉴런은 포스트 마이토닉일 때 그랬다. Tbx20 돌연변이 사전 미투약은 비정상적인 삼각세포의 등측위 이동, 안면 뉴런의 접선적 이동, 전정음향세포의 전이적 이동 부족 등 많은 세포 이동 결함을 보여주었다.[3] 그러나 Tbx20이 부족한 후뇌 운동 신경세포는 뉴런을 주변부로 확장시키는 능력을 유지했다.[3] Tbx20을 완전히 제거한다고 해서 삼차 뉴런과 안면 뉴런이 저손실 뉴런으로 전환되는 것은 아니다. 안면 뉴런은 r4에서 r6으로 접선적으로 이동하는 반면, r2에서 생성되는 삼차 뉴런은 비방사적으로 이동한다. 전정음향세포는 후뇌에서 대칭적으로 r4의 중간선을 따라 이동한다. Tbx20은 문맥 의존적 전사 활동이 있는 것 같다. 이는 다른 유형의 세포에 특정한 다른 세포 이동 프로그램을 제어할 수 있다는 것을 의미한다. 그것은 이러한 패턴을 다른 수단으로 조절할 수 있어야 한다.

롬보메르가 이종 이식된 롬보메르에 대해 많은 연구가 진행되어 왔지만, 부정확한 현상이 발생할 수 있다. 한 가지 가능한 원인은 제거, 운반 또는 이식 과정에서 롬보메르가 손상되는 것이다. 또 다른 가능한 원천은 롬보메르가 접목된 후 다른 종의 세포가 혼합된 것인데, 이것은 이웃 롬보메르로부터 가장 가능성이 높은 다른 롬보메르 지역과 다른 롬보메르 지역의 오염을 초래할 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Purves, Dale; Augustine, George J; Fitzpatrick, David; Katz, Lawrence C; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James O; Williams, S Mark, eds. (2001). "Rhombomeres". Neuroscience (2nd ed.). ISBN 978-0-87893-742-4.
  2. ^ Murakami Y, Pasqualetti M, Takio Y, Hirano S, Rijli FM, Kuratani S (March 2004). "Segmental development of reticulospinal and branchiomotor neurons in lamprey: insights into the evolution of the vertebrate hindbrain". Development. 131 (5): 983–95. doi:10.1242/dev.00986. PMID 14973269.
  3. ^ a b c Song MR, Shirasaki R, Cai CL, et al. (December 2006). "T-Box transcription factor Tbx20 regulates a genetic program for cranial motor neuron cell body migration". Development. 133 (24): 4945–55. doi:10.1242/dev.02694. PMC 5851594. PMID 17119020.

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