DRG 感覚神経軸索の二叉分岐形成における複数の誘導メカニズムの制御

Core Concepts

DRG 感覚神経軸索の二叉分岐形成には、Ntn1 と Slit シグナリングが独立した役割を果たし、両経路の欠損により二叉分岐構造が完全に失われる。

Abstract

本研究では、DRG 感覚神経軸索の二叉分岐形成における Ntn1 と Slit シグナリングの役割を明らかにした。

Ntn1 欠損マウスでは、DRG 軸索が二叉分岐時に背側に逸脱するミスプロジェクションが観察された。一方、Slit1/2 欠損マウスでは、一方の分枝が脊髄内に侵入するミスプロジェクションが見られた。
Ntn1 と Slit1/2 の三重欠損マウスでは、二叉分岐構造である背側索がほぼ完全に消失し、DRG 軸索が脊髄内外に無秩序に投射する重篤な表現型が示された。
単一軸索解析により、Ntn1 と Slit は二叉分岐の異なる側面を制御することが明らかになった。Ntn1 は二叉分岐後の軸索誘導に、Slit は二叉分岐自体の制御に関与する。
DCC や Robo 受容体の欠損マウスでも同様の表現型が観察され、リガンドと受容体の両方が二叉分岐形成に必要であることが示された。
以上より、DRG 感覚神経軸索の二叉分岐形成には、Ntn1 と Slit シグナリングが独立した役割を果たし、両経路の協調的な制御が重要であることが明らかになった。

Stats

Ntn1β/β変異体では、DRG 軸索が背側に逸脱する線維が、DREZ 近位部で平均22本、中央部で17本、遠位部で14本観察された。
Slit1-/-;Slit2-/-;Ntn1β/β三重変異体では、DREZ 近位部で有意に多くの逸脱線維が観察された。
Robo1Robo2-/-;DCC-/- 三重変異体では、DREZ から水平方向に侵入する線維と背側に逸脱する線維の両方が増加した。

Quotes

"DRG 感覚神経軸索の二叉分岐形成には、Ntn1 と Slit シグナリングが独立した役割を果たし、両経路の欠損により二叉分岐構造が完全に失われる。"
"Ntn1 は二叉分岐後の軸索誘導に、Slit は二叉分岐自体の制御に関与する。"
"DCC や Robo 受容体の欠損マウスでも同様の表現型が観察され、リガンドと受容体の両方が二叉分岐形成に必要であることが示された。"

Key Insights Distilled From

Multiple Guidance Mechanisms Control Axon Growth to Generate Precise T-shaped Bifurcation during Dorsal Funiculus Development in the Spinal Cord

by Curran,B. M.... at www.biorxiv.org 11-18-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.17.567638v3

Deeper Inquiries

質問1

Ntn1とSlitシグナリングは、DRG軸索の二叉分岐形成において異なる役割を果たしています。Slitは、主軸がDREZに到達する際に、軸索をDREZに向けて誘導し、二次軸の形成を促します。一方、Ntn1は、二次軸がDREZ内で成長し、その軌道がNtn1によって調節されることで、正確な方向性を確保します。Slitは水平方向に誘導し、Ntn1は垂直方向に誘導することで、二叉分岐構造の形成を支援しています。

質問2

Ntn1とSlit以外の分子経路も、DRG軸索の二叉分岐形成に重要な役割を果たしています。例えば、DCC受容体はNtn1の受容体として機能し、Ntn1のガイダンス機能を調節します。また、Robo受容体はSlitの受容体として機能し、Slitのガイダンス機能を調節します。これらの受容体の欠如は、DRG軸索の誤ったガイダンスを引き起こし、二叉分岐構造の形成に影響を与えます。

質問3

DRG軸索の二叉分岐形成異常は、感覚機能に重大な影響を及ぼす可能性があります。正確な二叉分岐構造が形成されない場合、情報の適切な伝達が妨げられる可能性があります。これは、痛覚や触覚などの感覚情報の適切な処理に影響を与える可能性があります。そのため、DRG軸索の正確なガイダンスは、適切な感覚機能の維持に重要です。