2024-02-02 国立遺伝学研究所
末梢神経損傷からの機能回復における重要なステップの一つは、再生した軸索が損傷前の標的に正しく接続することである。四肢を支配する軸索にとって損傷前の標的特異性を再構築するのは特に難しい。なぜならそこでは末梢神経が集積し、異なる神経の軸索が入り混じる神経叢が存在するからである。本研究では、ゼブラフィッシュの胸ビレ(四肢動物の前肢に相当する)の基部にある神経叢において神経細胞が標的特異的な束に再分類される過程を、軸索をまばらにラベリングし、生細胞イメージングすることにより明らかにした。そこでは、3本の運動神経から再生した軸索が神経叢に合流し、入り混じったのちに分岐し、高い精度で元の筋肉領域に伸長し、機能を回復した。この再生プロセスでは、誤った方向に伸長した軸索は選択的に退縮したが、これは積極的な修正メカニズムが存在する可能性を示唆する。さらに、我々は神経叢にはシュワン細胞が軸索と共に豊富に存在することを見出した。再生中にそのシュワン細胞を取り除くと、顕著に軸索が誤方向に伸長する現象が生じた。本研究は、再生中の脊椎動物の運動神経の軸索が神経叢を伸長していく過程の初めてのリアルタイムイメージングに成功し、再生中に神経叢で軸索の再分類を促進するというシュワン細胞の新しい役割を明らかにした。
本研究は、米国ペンシルバニア大学のGranato研究室と川上研究室の共同研究として行われました。
図:(A)ゼブラフィッシュの脊椎からの運動神経が神経叢で再分類され胸びれの筋肉に結合する様子。DP、VPは神経叢。Abductor:外転筋、Adductor:内転筋。
(B) 軸索(axon)がシュワン細胞に沿って伸長する様子のライブイメージング。シュワン細胞をラベルするために、トランスジェニックゼブラフィッシュを用いた。
Target-selective vertebrate motor axon regeneration depends on interaction with glial cells at a peripheral nerve plexus
Lauren J. Walker, Camilo Guevara, Koichi Kawakami, and Michael Granato
PLOS Biology (2023) 21, e3002223 DOI:10.1371/journal.pbio.3002223
