H Indukce a vzorování diencephalonu

Diencephalon tvoří ústřední jádro předního mozku. ze kterých se evaginují optické a telencefalické vezikuly (viz část I; obr. 1). Rozkládá se od mezencephalonu po přední hranici mozku (oblast lamina terrninalis. Optický chiasm. A retrochiasmatický hypo-thalamus). V pozdních stadiích nervové ploténky se většina diencephalonu odlišuje od telencephalonu nedostatkem exprese BF 1 (Foxg1). Naproti tomu diencefalické území rostrální k zona limitans intrathalamica (ZLI) je charakterizováno expresí BF2, dalšího transkripčního faktoru okřídlené helixu (Hatini, et al., 1994).

Diencephalon se skládá z obou bazální a poplachové domény (obr. 1). Dostupné důkazy naznačují, že tkáně bazální ploténky jsou indukovány a vzorovány signály zprostředkovanými SHH pocházejícími z axiálního mezendodermu (Ericson et al., 1995). Tyto signály jsou částečně přenášeny geny homeoboxu Nkx. Je známo, že ve ventrálním diencefalu je exprimováno nejméně šest genů: Nkx2.1. Nkx2.2. Nkx2,4. Nkx5. 1. Nkkx5.2. a Nkx6. 1 (Price a kol., 1992; Bober a kol., 1994; Rinkwitz-Brandt a kol., 1995; Shimamura a kol., 1995; Qiu a kol., 1998; Marcus a kol., 1999; O. Marín a JLR Rubenstein. Nepublikovaná pozorování). Doposud byly hypotalamické defekty hlášeny pouze u Nkx2.1 mutovaných myší. Morfologická analýza těchto mutantů odhaluje, že většina ventrálního hypotalamu je nerozpoznatelná (Kimura a kol., 1996) a molekulární studie prokazují časné defekty vzorování (0. Marín a JLR Rubenstein. Nepublikovaná pozorování).

Transdukce signálu SHH v diencephalonu je zprostředkována transkripčními faktory Gli zinkových prstů. Zatímco však mutace Shh způsobuje ztrátu velké části hypotalamu (Chiang, et al., 1996), mutace jednotlivých genů Gli je méně škodlivá. Tím pádem. zatímco mutantní myši Gli2 mají proměnlivou ztrátu hypofýzy. Gli 1: Dvojitým mutantům Gli2 chybí hypofýza a vykazují abnormální expresi Shh a Nkx2,1 v hypotalamu (Park, et al., 2000). Tyto studie naznačují, že Gli 1 a Gli2 mají překrývající se funkce zprostředkující Shh signalizaci v diencephalonu. Na podporu role faktorů Gli ve vývoji diencephalonu je pro vývoj postoptického hypotalamu a přední hypofýzy u zebrafish vyžadován homolog Gli2 na základě analýzy mutantů, kteří jste příliš (Karlstrom a kol., 1999). . Zajímavě. Fgf8 je také exprimován v přední přední části ventrálního diencephalonu. kde se může podílet ve spolupráci s Shh na tvorbě tuberálního hypotalamu (obr. 4; Ye a kol., 1998).

Indukce a tvorba ventrálního hypotalamu velmi souvisí s vývojem hypofýzy (přehled v Treier a Rosenfeld, 1996; Watkins-Chow a Camper, 1998; Dasen a Rosenfeld, 1999). Hypofýza se skládá ze dvou částí, adenohypofýzy a neurohypofýzy. Adenohypofýza se vyvíjí ze střední části předního nervového hřebene a zahrnuje přední a střední hypofýzu. Neurohypofýza. na rozdíl od toho se vyvíjí ze sousední mediální nervové ploténky a zahrnuje zadní hypofýzu (Couly a LeDouarin, 1985; shrnuto v Rubenstein, et al., 1998). Tomuto tématu se podrobně věnujeme v kapitole 20.

Dorzální vzorování a regionalizace diencephalonu je zprostředkována členy TGF-β. Rodiny WNT a FGF. Alespoň šest Wnt genů je exprimováno v částečně se překrývajících doménách ve vyvíjejícím se diencephalonu (Hollyday, et al., 1995). Wnt1, 3a, 4, 5a a 8b jsou vyjádřeny v jednom nebo dvou kaudálních rozděleních vyvíjejícího se alar diencephalon, synencephalon (tj. Pretectum) a zadního parencephalon (tj. Hřbetní thalamus), ale nepřesahují rostrálně k ZLI . V porovnání. Wnt7b je exprimován dorzálně v předním parencefalu (tj. Ventrálním thalamu). Wnt1: Dvojí mutanti Wnt3a mají těžkou hypoplázii středního i kaudálního předního mozku (S. M. Lee a A. P. McMahon, osobní komunikace). Kromě toho. Ukázalo se, že funkce Wnt 1 je nutná pro normální expresi Sim2 v diencephalonu (Mastick a kol., 1996). Sim2 je myší homolog jednosměrného genu Drosophila. je vyjádřen v raných fázích diencefalické regionalizace (Fan, et al., 1996).

AP vzorování diencephalonu a tvorba prosomerů je špatně pochopeno. Existují důkazy o zásadním přechodu ve vlastnostech AP na ZLI. příčná hraniční oblast mezi primordiemi dorzálního a ventrálního thalamu (obr. 1; shrnuto v Puelles a Rubenstein, 1993; Rubenstein a Beachy, 1998).Kaudálně k ZLL může FGF8 indukovat expresi engrailovaného genu homeoboxu a může transformovat neurální trubici, aby se vyvinula do středního mozku a mozečkových tkání (Martinez a kol., 1999). Před ZLI. FGF8 neindukuje tkáně středního mozku / mozečku, ale indukuje expresi telencefalického markeru BF 1 (Foxg 1: Shimamura a Rubenstein, 1997). Jak diencephalon dospívá. geny exprimované v bazální destičce jsou exprimovány v ZLI (např. Shh. Nkx2.2. a Siml: Shimamura, et al., 1995; Fan, et al., 1996). což naznačuje, že ZLI se v této fázi stane vzorovacím centrem. Hřbetní expanze Shh na ZLI se blíží diencefalické střeše. kde jsou exprimovány Fgf8 a Bmp4 (Crossley, et al., 2001). Přibližně ve stejné době jsou geny jako Gbx2 a Dlx2 exprimovány v dorzálním thalamu (prosomere 2) a ventrálním thalamu (prosomere 3), kde jsou nezbytné pro diferenciaci těchto primordií (Miyashita-Lin, et al., 1999; O . Marín. SA Anderson. A JLR Rubenstein. Nepublikovaná pozorování).

Stejně jako v jiných oblastech neuroaxe se zdá, že exprese Pax6 v diencephalonu řídí určité aspekty dorzoventrálního vzorování a regionalizace. Například ventrální markery diencephalonu jsou u mutantů Pax6 exprimovány více dorzálně než normálně (Grindley a kol., 1997). Kromě toho. defekty ve stanovení příčných molekulárních hranic v diencephalonu se vyskytují při absenci funkce Pax6 (Stoykova a kol., 1996, 1997; Grindley a kol., 1997; Mastick a kol., 1997; Warren a Price, 1997). Zdá se, že ventrální thalamus je u mutantů Pax6 postižen závažněji než dorzální thalamus nebo pretektum (Stoykova, et al., 1996), pravděpodobně kvůli abnormálnímu zvětšení ZLI při absenci mutantů Pax6 (Grindley, et al. , 1997).