顎顔面形態異常を有するミュータントラットおよびマウスの発生工学的解析

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06454520
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 江藤 一洋 東京医科歯科大学, 歯学部, 教授 (30014161)
• 研究分担者: 二宮 洋一郎 東京医科歯科大学, 歯学部, 助手 (90237777) ; 山下 典子 東京医科歯科大学, 歯学部, 助手 (00220343)
• キーワード: 顎顔面奇形 / 頭部神経堤細胞 / ミュータントラット(rSey) / 哺乳類全胚培養法 / 脳神経

研究概要

内田ラット(rat Small eye,rSey)はRax-6遺伝子に突然変異を有するミュータントである。正常発生において、Pax-6遺伝子の発現は前脳、眼・鼻の原基に強く認められるが、その他に菱脳より後方(尾側)の神経管のbasal plateでも発現する。そこでこの領域の神経管のbasal plateより発生する運動神経の発生におけるPax-6遺伝子産物の機能を知る目的で、内田ラットホモ個体における末梢神経系の発生を解析した。
1.内田ラットホモ胚では外転神経と舌下神経が形成されない
抗ニューロフィラメント抗体2H3を用いたホール・マウント免疫染色により内田ラットの脳神経を観察したところ、胎齢12日目以降のホモ胚では外転神経と舌下神経が特異的に欠損していることが明らかとなった。
2.内田ラットホモ胚では後耳菱脳部(外転・舌下神経領域)にmotor neuronsは発生する
内田ラット菱脳部での運動神経の発生を免疫組織学的に観察したところ、胎齢11日目以降の胚で正常発生胚と同様に菱脳部神経管腹側より神経への分化が始まっていることが分かった。
3.内田ラットホモ胚では鰓弓神経(顔面・舌咽・迷走神経)は発生する
内田ラット菱脳部での鰓弓神経の発生を観察したところ、形態的にこれらの神経には異常が認められなかった。
4.Pax-6遺伝子はmotor columnを除く基底板で発現している
菱脳でのPax-6遺伝子の発現を検索した結果、体性運動性脳神経(SM)ニューロンはPax-6遺伝子発現領域を避けるようにしてventrolateral腹外側に軸索を神経管の外に伸長させ、これに対し舌咽、迷走神経の鰓弓神経(sVM)ニューロンの軸索はこの領域をdorsolateral背外側に通過し、Pax-6遺伝子が発現していない位置で神経管から外に出る。
以上の結果から、Pax-6は領域遺伝子として特異的に発現することにより、SMニューロンの軸索伸長方向を規定するうえでcell non-automonousな関与をしているのではないかと考えられる。Pax-6の機能が失われていると考えられる内田ラットでは、本来SMニューロンにとってはrepulsiveな領域であるはずの基底板がpermissiveになっており、sVMニユーロンと同様の経路で軸索を伸長しているのではないかと推察される。

研究成果

• [文献書誌] Osumi-Yamashita,N.et al.: "The contribution of both forebrain and midbrain crest cells to the mesenchyme in the frontonasal mass of mouse embryos." Developmental Biology. 164. 409-419 (1994)
• [文献書誌] Fujiwara,M.et al.: "Uchida rat(rSey):a new mutant rat with craniofacial abnormalities resembling those of the mouse Sey mutant." Differentiation. 57. 31-38 (1994)
• [文献書誌] Motoyama,J.et al.: "Retinoic acid treatment induces cell death and the protein expression of retinoic acid receptor beta in the mesenchymal cells of mouse facial primordia in vitro." Development Growth & Differerentiation. 36. 281-288 (1994)
• [文献書誌] Lee,Y.M.et al.: "Retinoic acid stage-dependently alters the migration pattern and identity of hindbrain neural crest cells." Development. 121. 825-837 (1995)
• [文献書誌] Eto,K.and Osumi-Yamshita,N.: "Whole embryo culture and the study of post-implantation development." Development Growth & Differerentiation. 37. 123-132 (1995)
• [文献書誌] Aoki,K.et al.: "Differential expression of N-CAM,vimentin and MAP1B during initial pathfinding of alfactory receptor neurons in the mouse embryo." Anat.Embryol.192. 211-220 (1995)