神経管の形成と閉鎖

神経管形成は、扁平な神経板を、脳と脊髄の起源となる閉鎖した管へと変換する形態形成イベントです。神経板の縁は神経ヒダとして隆起し、特定のヒンジ点で屈曲し、背側正中線に沿って結合・融合します。閉鎖は領域ごとに段階的に進行し、一時的な開口部である頭側および尾側神経孔を残し、これらが最後に閉鎖します。

Definition

神経管の形成と閉鎖は、神経板がヒンジ点に沿って折り畳まれ、対向する神経ヒダが背側で融合して閉鎖した神経管を形成する過程であり、頭側および尾側神経孔で閉鎖して一次神経管形成を完了し、二次神経管形成によって最も尾側の部分が形成されます。

Scope

本項目では、一次神経管形成（神経板の折り畳みと融合）と二次神経管形成（尾側細胞凝集塊の管腔化）、閉鎖の細胞的および生体力学的要因、個別の閉鎖部位、ならびに神経管閉鎖不全の発生学的基礎について扱います。これは発生解剖学に関する教育的参考文献であり、臨床的ガイダンスではありません。

Key concepts

• 神経板と神経ヒダ
• 正中ヒンジ点と背外側ヒンジ点
• 先端収縮
• 収束伸長
• 頭側神経孔と尾側神経孔
• 一次神経管形成と二次神経管形成
• 閉鎖開始部位
• 平面内細胞極性シグナル伝達

Mechanisms

一次神経管形成では、神経板は収束伸長（convergent extension）によって狭まり、長くなり、脊索上の正中ヒンジ点と、対になった背外側ヒンジ点で屈曲します。神経上皮細胞の先端収縮（apical constriction）は、ヒダが隆起し、正中線に向かって湾曲するのを助け、そこでヒダは対向して融合します。閉鎖は単一のジッパーのように進行するのではなく、個別の開始部位から始まり、両方向に広がるため、頭側および尾側神経孔が最後に閉鎖する領域となります。細胞骨格の収縮性、細胞接着、および平面内細胞極性シグナル伝達の協調的な調節がこれらの運動の根底にあります。二次神経管形成では、最も尾側の神経管は、折り畳みではなく、間葉の凝縮と管腔化によって形成されます。これらの段階が頭側または尾側で失敗すると、神経管が開いたままになり、対応する神経管閉鎖不全が生じます。

Clinical relevance

不完全な閉鎖は、無脳症（頭側閉鎖不全）や開放性二分脊椎（尾側閉鎖不全）などの神経管閉鎖不全の根底にあり、これらの事象の時期は初期胚期に位置します。本項目は、このような異常の背後にある発生解剖学を参照および教育のために説明するものであり、個別の診断、スクリーニングの決定、または治療の根拠となるものではありません。

Epidemiology

神経管閉鎖不全は、中枢神経系の最も頻繁な構造的奇形の一つであり、その発生は遺伝的背景および受胎前後の栄養因子によって影響を受け、葉酸の状態が人口レベルでのリスクと繰り返し関連付けられています。

History

神経ヒダの隆起と融合に関する記述は古典的な発生学にまで遡りますが、閉鎖が複数の個別の部位から始まり両方向に進行するという認識、およびその生体力学的・分子的な要因の解明は、現代の総説にまとめられているモデル生物を用いたその後の実験的・遺伝学的研究の成果です。

Debates

閉鎖開始部位はいくつ存在し、それらはどの程度保存されているか？

閉鎖は単一の点からではなく、いくつかの個別の部位から始まりますが、その正確な数と、ヒトを含む種間での対応については、証拠が蓄積されるにつれて議論され、洗練されてきました。

Key figures

• Andrew J. Copp
• Nicholas D. E. Greene
• Evanthia Nikolopoulou

Seminal works

• nikolopoulou-2017
• copp-2013
• greene-2014

Frequently asked questions

神経管は一端から単一のジッパーのように閉鎖するのですか？

いいえ。閉鎖はいくつかの個別の開始部位から始まり、それぞれから両方向に広がるため、頭側および尾側神経孔が最後に閉鎖する領域となります。

一次神経管形成と二次神経管形成の違いは何ですか？

一次神経管形成は、神経板の折り畳みと融合によって神経管の大部分を形成するのに対し、二次神経管形成は、間葉系細胞の凝縮と管腔化によって、折り畳みなしに最も尾側の部分を形成します。