在脊椎动物的发育过程中,神经嵴是临时性结构的重要组成部分,具有重大的生物学意义。这一由外胚层和神经板组成的脊状结构,是神经嵴细胞的来源,这些细胞在发育中会产生多种细胞谱系,包括黑素细胞、颅面软骨、平滑肌、周边和肠神经元、肾上腺和神经胶质细胞。研究神经嵴发展的基因调控网络不仅有助于我们理解脊椎动物的演化,还对人类疾病有着重要的启示。
神经嵴在脊椎动物演化中具有关键地位,许多结构衍生物是脊椎动物的特征。
神经嵴的形成始于胚胎发育的早期阶段。在神经诱导过程中,神经板的边缘区域变成神经嵴,随后这些神经嵴细胞会通过上皮-间质转化(EMT)而产生,进而迁移并分化成多种不同的细胞类型。这一过程由一组相互作用的信号、转录因子和下游效应基因组成的基因调控网络所驱动。
通过理解神经嵴的分子机制,我们能更清楚地了解人类疾病。
神经嵴细胞的诱导过程涉及一系列的外源性信号。例如,从相邻的外胚层和中胚层分泌的信号分子如Wnt、BMP和Fgf等,这些分子在神经板形成过程中起着至关重要的作用。这些诱导信号促进了神经嵴基因的表达,进而启动神经嵴细胞的发展和分化。
神经嵴的概念最早是由威廉·赫斯(Wilhelm His Sr.)在1868年首次描述的,他将其称为“中间的带”(Zwischenstrang),并重点研究其在胚胎发育中的角色。
在神经嵴细胞的发育过程中,诱导信号的重组和基因的激活是非常重要的。这些信号共同作用于神经板边界,促进了特定转录因子的表达,这些因子负责神经嵴的定义和细胞特性的确立。
随着神经管的闭合,神经嵴细胞开始其迁移过程。这一过程称为“自由迁移”,神经嵴细胞在没有神经支架的情况下,通过细胞间的相互作用和外部导向信号自由地移动。这种移动的结果是神经嵴细胞形成周边神经系统的各种组织。
神经嵴细胞的移动过程是高度协调的,包括细胞的脱离和重新定位。
神经嵴细胞的发展异常会导致多种神经嵴病(neurocristopathies),这些疾病通常与胚胎发育过程中神经嵴细胞的错误迁移或分化有关,包括华登堡综合征、亨特氏病等。
神经嵴细胞的来源和其最终的细胞类型密切相关,脑部神经嵴与脊椎神经嵴等不同部位的细胞会发展出不同的组织,这种多样性是脊椎动物身体结构的一个重要特征。
根据「新头部」理论,神经嵴是脊椎动物特征的基础,这些特征包括感觉神经丛和颅骨的发展。
那么,神经嵴的发现与研究,会激发我们对人类身体发展之根本性问题的更多思考吗?