H Diencephalonin induktio ja kuviointi

Diencephalon muodostaa etuaivojen keskeisen ytimen. josta optiset ja telencephalic-vesikkelit kehittyvät (katso osa I; kuva 1). Se ulottuu mesencephalonista aivojen eturajaan (lamina terrninaliksen alue. Optinen chiasma. Ja retrokiasmaattinen hypo-talamus). Myöhäisissä hermolevyvaiheissa suurin osa diencephalonista erotetaan telencephalonista BF1 (Foxg1) -ekspression puuttumisella. Sen sijaan Diencephalic-alueelle, joka on rintaalinen zona limitans intrathalamica (ZLI): lle, on tunnusomaista BF2: n ilmentyminen, toinen siipisen heliksin transkriptiotekijä (Hatini, et ai., 1994).

Diencephalon koostuu molemmista tyvi- ja hälytyslevyalueet (kuva 1). Saatavilla olevat todisteet viittaavat siihen, että tyvälevykudokset indusoituvat ja kuvioidaan SHH-välitteisillä signaaleilla, jotka ovat peräisin aksiaalisesta mesendodermista (Ericson et ai., 1995). Nämä signaalit transdusoidaan osittain Nkx-homeobox-geeneillä. Ainakin kuusi geeniä tiedetään ilmentyvän vatsa-diencephalonissa: Nkx2.1. Nkx2.2. Nkx2.4. Nkx5. 1. Nkkx5.2. ja Nkx6. 1 (Price et ai., 1992; Bober et ai., 1994; Rinkwitz-Brandt et ai., 1995; Shimamura et ai., 1995; Qiu et ai., 1998; Marcus et ai., 1999; O. Marín ja JLR Rubenstein. Julkaisemattomat havainnot). Tähän mennessä hypotalamusvikoja on raportoitu vain Nkx2.1-mutanttihiirillä. Näiden mutanttien morfologinen analyysi paljastaa, että suurin osa vatsan hypotalamuksesta on tunnistamaton (Kimura et ai., 1996), ja molekyylitutkimukset osoittavat varhaisia kuviointivirheitä (0. Marín ja JLR Rubenstein. Julkaisemattomat havainnot).

SHH-signaalinsiirto dienkefalonissa välittyy Gli-sinkkisormen transkriptiotekijöiden avulla. Vaikka Shh-mutaatio aiheuttaa suuren osan hypotalamuksen menetyksen (Chiang, et ai., 1996), yksittäisten Gli-geenien mutaatio on vähemmän vahingollista. Täten. kun taas Gli2-mutanttihiirillä on vaihteleva aivolisäkkeen menetys. Gli 1: Gli2-kaksoismutanteilla ei ole aivolisäkettä, ja niillä on epänormaali Shh: n ja Nkx2.1: n ilmentyminen hypotalamuksessa (Park, et ai., 2000). Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että Gli 1: llä ja Gli2: lla on päällekkäisiä toimintoja, jotka välittävät Shh-signalointia diencephalonissa. Gli-tekijöiden roolin tukemiseksi diencephalonin kehityksessä tarvitaan Gli2-homologia postoptisen hypotalamuksen ja aivolisäkkeen etuosan kehittymiseen seeprakalassa sinäkin olevien mutanttien analyysin perusteella (Karlstrom, et ai., 1999) . Mielenkiintoista. Fgf8 ilmentyy myös vatsan diencephalonin etupuolella olevalla alueella. missä se voi osallistua yhteistyöhön Shh: n kanssa tuberaalisen hypotalamuksen kuvioinnissa (kuva 4; Ye, et ai., 1998).

Ventraalisen hypotalamuksen induktio ja kuviointi liittyvät läheisesti kehityksen kehittymiseen aivolisäkkeestä (tarkastettu julkaisussa Treier ja Rosenfeld, 1996; Watkins-Chow ja Camper, 1998; Dasen ja Rosenfeld, 1999). Aivolisäke koostuu kahdesta osasta, adenohypofyysi ja neurohy-pophysis. Adenohypofysiikka kehittyy etuhermon harjanteen keskiosasta ja käsittää aivolisäkkeen etu- ja väliosan. Neurohypofysiikka. sitä vastoin kehittyy viereisestä mediaalisesta hermolevystä ja käsittää aivolisäkkeen takaosan (Couly ja LeDouarin, 1985; tarkasteltu Rubenstein et ai., 1998). Tätä aihetta käsitellään yksityiskohtaisesti luvussa 20.

Diencephalonin selkäpuolen kuvioinnin ja alueellistamisen välittävät TGF-β: n jäsenet. WNT- ja FGF-perheet. Ainakin kuusi Wnt-geeniä ilmentyy osittain päällekkäisissä domeeneissa kehittyvässä diencephalonissa (Hollyday, et ai., 1995). Wnt1, 3a, 4, 5a ja 8b ilmentyvät kehittyvän alar diencephalonin, synencephalonin (eli pretectum) ja takaosan parencephalonin (eli selkäisen talamuksen) yhdessä tai kahdessa kaudaalisessa osastossa, mutta eivät ulotu rostraliin ZLI: hen . Verrattuna. Wnt7b ilmentyy selkäpuolella etuparenkefalonissa (ts. Vatsan talamus). Wnt1: Wnt3a-kaksoismutanteilla on vakava hypoplasia sekä keskiaivoissa että kaula-aivoissa (S. M. Lee ja A. P. McMahon, henkilökohtainen viestintä). Lisäksi. Wnt 1 -toiminnon on osoitettu olevan tarpeen Sim2: n normaalille ilmentymiselle diencephalonissa (Mastick et ai., 1996). Sim2 Drosophilan yksimielisen geenin hiiren homologi. ilmenee dienkefalisen alueellistamisen varhaisvaiheissa (Fan, et ai., 1996). Diensipefalonin AP-kuviointi ja prosomeerien muodostuminen ymmärretään huonosti. On todisteita merkittävästä siirtymisestä AP-ominaisuuksissa ZLI: ssä. poikittainen raja-alue selkä- ja vatsalalamuksen alkuosien välillä (kuvio 1; tarkasteltu julkaisussa Puelles ja Rubenstein, 1993; Rubenstein ja Beachy, 1998).Kaudaalinen ZLL: lle, FGF8 voi indusoida tarttuneen homeobox-geenin ilmentymisen ja voi muuntaa hermoputken kehittyä keski- ja pikkuaivokudoksiin (Martinez et ai., 1999). ZLI: n edessä. FGF8 ei indusoi keskiaivoja / pikkuaivokudoksia, mutta se indusoi telencefaalisen markkerin BF1: n ilmentymisen (Foxg 1: Shimamura ja Rubenstein, 1997). Kun diencephalon kypsyy. peruslevyllä ekspressoidut geenit ilmentyvät ZLI: ssä (esim. Shh. Nkx2.2. ja Sim1: Shimamura et ai., 1995; Fan et ai., 1996). mikä viittaa siihen, että ZLI: stä tulee tässä vaiheessa kuviointikeskus. Shh: n selän laajeneminen ZLI: ssä lähestyy dienkefaalista kattoa. jossa Fgf8 ja Bmp4 ilmentyvät (Crossley et ai., 2001). Noin samaan aikaan geenit, kuten Gbx2 ja Dlx2, ilmentyvät selkäisessä talamuksessa (prosomeeri 2) ja vatsan talamuksessa (prosomeeri 3), missä niitä tarvitaan näiden primordioiden erilaistumiseen (Miyashita-Lin, et ai., 1999; O Marín. SA Anderson ja JLR Rubenstein. Julkaisemattomat havainnot).

Kuten muillakin neuroaaksin alueilla, diensephalonin Pax6-ilmentyminen näyttää hallitsevan tiettyjä dorsoventraalisen kuvioinnin ja alueellistamisen näkökohtia. Esimerkiksi diencephalonin ventraaliset markkerit ilmentyvät normaalia enemmän selkäpuolella Pax6-mutanteissa (Grindley et ai., 1997). Lisäksi. vikoja poikittaisten molekyylirajojen muodostumisessa diencephalonissa havaitaan ilman Pax6-toimintoa (Stoykova et ai., 1996, 1997; Grindley et ai., 1997; Mastick et ai., 1997; Warren and Price, 1997). Vatsanalamus näyttää vaikuttavan vakavammin kuin selkäinen talamus tai Pretectum Pax6-mutanteissa (Stoykova, et ai., 1996), mahdollisesti johtuen ZLI: n epänormaalista laajentumisesta Pax6-mutanttien puuttuessa (Grindley, et ai. , 1997).