哺乳动物神经嵴细胞分化中的信号和开关

摘要

1.简介

原肠胚形成结束时，三个初级胚层的生成完成后，外胚层被细分为两个不同的区域：非神经或表面外胚层和神经外胚层。表面外胚层最终将形成板、皮肤和真皮，而神经外胚层则最终形成中枢神经系统。神经外胚层（也称为神经上皮或神经板）几乎延伸脊椎动物轴的整个长度，在神经形成过程中，左右半部提升并融合形成神经管。正是在这一神经形成过程中，神经嵴细胞（NCC）在神经上皮的背大部分与表面外胚层交界处形成，这一区域被称为“神经板边界”。体外培养的神经板外植体并不内源性生成神经嵴。因此，神经嵴细胞的诱导被视为一个多步骤的过程，需要诱导剂（即外胚层或近轴中胚层）和合格的接收组织（即神经板）。此外，非神经组织和神经组织之间的这些相互作用是通过接触介导的，这表明诱导信号传递到神经上皮细胞以诱导神经嵴细胞的形成(Selleck和Bronner-Fraser 1995).

最初，神经嵴细胞整合在神经上皮内，在形态学上与其他神经上皮细胞无法区分。然而，为了响应来自表面外胚层和下胚层的接触介导的诱导信号，神经嵴细胞诞生并经历上皮-间充质转变，然后从神经上皮分层。一些神经嵴细胞也可能来自表面外胚层。然后神经嵴细胞广泛迁移到胚胎中的几个不同位置(图1). 尽管骨形态发生蛋白（BMP）、成纤维细胞生长因子（FGF）和Wnt信号家族各自被确定为不同物种（如鸟类、鱼类和两栖动物）神经嵴细胞形成的关键信号调节器，没有确凿证据支持这些因素在哺乳动物神经嵴细胞诱导中的绝对作用(起重机和火车2006). 这些信号通路对于明确哺乳动物神经嵴细胞系内的细胞类型分化似乎更为重要。因此，控制哺乳动物神经嵴细胞形成的信号和开关尚待确定。

在单独的窗口中打开

图1。

颅神经嵴细胞迁移和分化。(一)哺乳动物颅骨神经嵴细胞迁移途径的示意图，以及Sox10型,福克斯D3、FGF和Dlx公司控制神经嵴细胞分化的信号和开关。(B类)横向，以及(C类)在胚胎第18.5天（E18.5）小鼠胚胎中，茜素红和阿尔西安蓝染色的骨骼和软骨的背视图。

神经管中神经嵴细胞的分层需要显著的细胞构筑和细胞粘附变化，通常由神经管成员的活动识别蜗牛转录因子基因家族。蜗牛1例如，标定小鼠胚胎中的神经嵴细胞(Sefton等人，1998年). 蜗牛1和蜗牛2可以通过与启动子结合直接抑制细胞粘附分子E-cadherin，该启动子被认为有助于细胞迁移(Cano等人，2000年;Bolos等人，2003年). 然而，与鸟类、鱼类和两栖类相比蜗牛哺乳动物神经嵴细胞诱导中的基因明显缺失。的条件功能损失分析蜗牛1和蜗牛2单独或联合使用都不能抑制小鼠神经嵴细胞的诱导和分层(Jiang等人，1998年;Murray和Gridley 2006). 迄今为止，只有Zfhx1b型，也称为Smad相互作用蛋白1(SIP1公司)，已被证明影响哺乳动物胚胎中神经嵴细胞的形成和分层(Van de Putte等人，2003年).Zfhx1b型敲除小鼠没有发育出耳后迷走神经嵴细胞，脑神经嵴的分层受到干扰。这是由于E-cadherin在整个表皮和神经管持续表达。因此，适当调节细胞粘附对哺乳动物神经嵴细胞的形成、上皮-间充质转化（EMT）以及随后的分层和迁移至关重要。

在正常哺乳动物胚胎发生过程中，神经嵴细胞的诱导和分层从中脑水平开始，并以向尾部逐渐延伸的波的形式继续。因此，神经嵴细胞几乎沿着神经轴的整个长度出生，根据其起源的轴向水平，可以分为不同的轴向组：颅骨、心脏、迷走神经、躯干和骶骨，每一组都显示出特定的迁移途径和分化能力。颅神经嵴产生头部和面部的大部分骨骼和软骨，以及神经神经节、平滑肌、结缔组织和色素细胞(图1A） ●●●●。心脏神经嵴通过形成主动脉-肺动脉隔和锥管垫促进心脏发育，而迷走神经嵴和骶神经嵴则产生肠神经节。最后，躯干神经嵴产生神经元和胶质细胞，对周围神经系统、内分泌系统分泌细胞和皮肤色素细胞起作用。神经外胚层衍生的神经嵴细胞具有显著的分化为神经元和间充质衍生物的能力，这导致神经嵴被描述为第四生殖层(1999年展厅). 有几个可能的机制可以解释神经嵴细胞分化为如此不同的细胞类型和组织的能力。神经嵴细胞可能由不同种类的祖细胞组成，每个祖细胞在体内产生不同的细胞类型。这需要在神经嵴细胞从神经管中移出之前进行一定程度的神经嵴细胞规范，并且在很大程度上取决于调节其发育的内在信号。或者，神经嵴细胞可以是多能干细胞，它们分化为多种不同的细胞类型，这取决于它们在迁移过程中接触的组织发出的外源信号。神经嵴细胞的外源性与内源性规格以及将其归类为真正的干细胞或祖细胞是否合适的问题已在其他地方得到了广泛的讨论(Trainor和Krumlauf 2001年;Trainor 2003年;Trainor等人，2003年;起重机和火车2006). 可以说，不同的观点是由语义论证和特定实验的语境依赖性引起的。神经嵴细胞显示出干细胞和祖细胞的一些关键特征，其发育受内在和外在信号之间的平衡控制；然而，神经嵴细胞仅在胚胎发生期间短暂生成。因此，神经嵴细胞分化被证明是理解细胞信号的一个重要模型，并且由于神经嵴在脊椎动物发育、进化和疾病中的重要性，它仍然具有相关性。因此，在这篇文章中，我们讨论了调节哺乳动物神经嵴细胞分化的信号和开关，特别强调了成骨和神经元规范，即头部和躯干的主要衍生物。

2.颅神经嵴细胞

颅面部复合体在解剖学上是脊椎动物身体中最复杂的结构。颅骨复合体由脑颅（脑壳）和内脏鞘（咽弓的组成部分）组成，它容纳并保护大脑以及大多数感觉器官(图1B、 C）。值得注意的是，所有颅骨的颅面骨骼都有双重来源，来源于神经嵴细胞和中胚层细胞；然而，骨、软骨和结缔组织的大部分来源于神经嵴(Jiang等人，2002年;Yoshida等人，2008年). 例如，在哺乳动物的脑颅中，脑膜和额骨是由神经嵴细胞衍生而来的，而顶骨是由中胚层衍生而来(Jiang等人，2002年). 头部有两种类型的骨形成。膜内骨形成是由间充质冷凝物直接分化为成骨细胞，形成矿化基质。相反，在软骨内骨形成中，来自间充质冷凝的软骨细胞产生软骨框架，随后变得肥大，并被成骨细胞和骨基质取代。

2.2. 细胞外基质命运中的信号和开关

研究表明，神经嵴细胞的外基质分化在时间和空间上都存在差异。斑马鱼神经嵴细胞的世系追踪表明，迁移时间与单个细胞的最终命运之间存在空间对应关系(Schilling和Kimmel 1994年). 早期迁移的神经嵴细胞通常成为面部和咽部的骨骼和结缔组织，而后期迁移的神经嵴细胞主要承担神经命运。在小鼠和鸟类中，克隆神经嵴细胞分化分析和谱系追踪研究表明，存在来自同一颅骨区域的神经嵴前体细胞，具有外间充质和神经潜能，强烈支持颅骨神经嵴细胞的多潜能性，这些细胞在迁移到靶点时会受到环境信号的限制(Calloni等人，2009年). 与此一致，在分层和迁移时，神经嵴细胞表达胶质决定因子，如Sox10型（也是迁移的神经嵴细胞标记物）(Britsch等人，2001年)和福克斯D3(Dottori等人，2001年)根据他们的一般神经胶质潜能(图2). 然而，到达鳃弓后，福克斯D3和Sox10型表达减少，相反，神经嵴细胞表达外间充质标志物，如直径x2和深x 5(Depew等人，1999年,2005;Blentic等人，2008年)在小鼠和鸡中都是保守的。最近对鸟类的研究也表明直径x2和深x 5可能负责启动间充质形成或凝结成软骨和骨，这是所有脊椎动物的共同过程(Gordon等人，2010年). 此外，深x 5充当下游的调解人Bmp2型信号在促进运行2表达式(Lee等人，2003年,2005). 此外，单一和复合Dlx公司小鼠突变体揭示了该基因家族在沿咽弓近轴共同调节区域特性和指定其特定颅骨衍生物方面的作用(Robledo等人，2002年;Depew等人，2005年). 然而，即使在这个阶段，外胚层与神经胶质的命运也没有不可逆转的决定。从鸟类胚胎鳃弓分离出来的神经嵴细胞，移植回年轻胚胎的神经管中，仍然能够定植颅神经节，并有助于神经胶质衍生物的形成。然而，神经嵴细胞命运的可塑性仅在颅后NCC迁移～72小时内持续存在；在这个时间点之后，将咽弓神经干细胞移植回年轻胚胎，以避开颅神经节区域(McKeown等人，2003年).

在单独的窗口中打开

图2。

调节颅神经嵴细胞分化的信号和开关。控制神经嵴细胞从干细胞或祖细胞分离为神经胶质细胞或外间充质细胞的信号和开关的示意图。然后，将外胚间充质细胞分化为骨软骨祖细胞，然后分化为软骨母细胞/软骨细胞或骨祖细胞/成骨细胞。

2.2.1. 成纤维细胞生长因子

已知FGF信号在促进神经嵴细胞向成骨类型的命运中发挥作用。事实上，FGF2增加了增殖和骨骼命运(Li等人，2010年)颅骨神经嵴细胞的体外培养(Sarkar等人，2001年;Abzhanov等人，2003年;伊藤和伊藤2006)以及体内(Abzhanov和Tabin 2004;维泰利等人，2006年)在小鼠和鸟类模型中。有趣的是，Fgf8型在咽外胚层中表达，其下游信号传导通过Fgfr1级受体，在进入咽弓的神经嵴细胞中表达(Wada等人，1997年;Wilke等人，1997年;沃尔什和梅森2000;Blentic等人，2008年).Fgf8型可以诱导Sox9指数体外表达与软骨分化(John等人，2011年)与此一致的是，FGF信号的丢失导致咽弓软骨发育失败(Sarkar等人，2001年;David等人，2002年;沃尔什和梅森2003;伊藤和伊藤2006). 此外，Fgfr1级低形态小鼠表现出颅面骨骼和其他身体缺陷(Partanen等人，1998年)，而Fgfr1级-null是胚胎致死性的(邓等人，1994年). 有条件淘汰Fgfr1级在神经干细胞中显示骨骼缺陷，如腭裂和较小的骨骼成分(Trokovic等人，2003年)，这可能是NCC增殖降低或分化延迟的结果。显性负离子的电穿孔Fgfr1级进入鸡胚的神经嵴细胞导致神经嵴进入鳃弓的细胞不能下调Sox10型因此，未能下调胶质标记物，如Sox10型由于无法对局部FGF信号线索作出反应，支持咽弓中FGF信号在促进外充质神经嵴细胞命运转换中的作用(图1A和​和2）。2). 与此一致，FGFR2是胚胎发育过程中众所周知的骨形成调节因子(Veistinen等人，2009年). 小鼠获得和丧失功能的研究表明，FGFR2在骨祖细胞的增殖和分化之间保持着关键的平衡。最近，从头开始FGFR2型在一种偶然发生的围生期致命骨骼疾病Bent Bone dysplasia中发现了突变，该疾病的特征是颅骨矿化不良、颅缝骨化、面部畸形、骨质减少和长骨弯曲(Merrill等人，2012年).

2.2.2. 转化生长因子

最近研究表明，转化生长因子（TGFs）在体外和体内都是调节外胚间充质细胞与神经命运的重要开关(图2). TGFβ1下调的颅骨和躯干神经嵴细胞Sox10型小鼠干细胞系外胚间充质命运的表达与分化(John等人，2011年). 与FGF信号类似，生长因子β1伴随诱导Sox9指数成骨细胞、软骨细胞及平滑肌细胞的表达(麦康奈尔和格雷厄姆2002). 与Tgfβ1信号传导在诱导外胚间充质命运中起关键开关作用一致，小鼠条件性失活生长因子βrII体内神经嵴细胞导致Sox9指数咽弓的表达与外胚间充质命运获得延迟(Mori-Akiyama等人，2003年). 此外，发育中的骨骼元素严重畸形。此外，神经嵴细胞也不能促进平滑肌生长(Shah等人，1996年;Wurdak等人，2005年). 伴随损失Sox9指数,Sox10型表达维持在生长因子βrII-神经嵴细胞为零。有趣的是Sox10型小鼠神经嵴干细胞（NCSCs）以牺牲外胚间充质分化为代价维持神经原性潜能。因此，Sox10型可以对抗生长因子β1(Kim等人，2003年).Sox10型然而，对平滑肌分化也很重要，因为Sox10型导致体内外神经嵴细胞分化为平滑肌失败(Britsch等人，2001年;Dutton等人，2001年;Paratore等人，2001年,2002). 总的来说，这揭示了TGFβ信号作为SoxE公司控制不同脑神经嵴细胞分化命运的家族成员(图2).

2.2.3. 刺猬信号

声波刺猬（Sonic Hedgehog，Shh）是一种在器官发生中起着广泛作用的形态原，也被证明在神经嵴细胞命运规范中起着重要作用(图2). 禽颅骨神经嵴细胞在重组Shh存在下的体外克隆培养不仅可以诱导外胚间充质细胞的命运，而且在颅骨和躯干神经嵴的细胞培养中也可以产生软骨分化结节(Dupin等人，2010年). 本研究中获得的最常见的细胞类型（18.5%）是具有外间充质和神经命运的多能干细胞，称为GNMFC（胶质细胞、神经元、成黑素细胞、肌纤维母细胞、软骨细胞）。由于其广泛的分化能力，GNFMC祖细胞被认为是逐步分化的神经嵴细胞祖细胞层次的顶点。培养中神经嵴祖细胞的持续Shh处理通过软骨细胞和成骨细胞的形成使细胞命运偏向骨骼分化(Dupin等人，2010年). 与此一致，Gli3公司突变小鼠表现为额叶间缝异位骨化和颅骨发育异常，这是Grieg头多指综合征特征的严重颅面畸形(Veistinen等人，2012年). 此外，通过移除神经嵴细胞中的Smoothened受体，有条件地中断HH信号传导，导致增殖减少和凋亡增加，揭示了Hedgehog信号在小鼠颅骨NCC存活中的重要性(Jeong等人，2004年).

前肠内胚层、面部外胚层和神经上皮都是Shh信号的来源。通过小鼠和鸟类的灭绝实验表明，内胚层Shh信号转导影响外间质向咽部骨骼软骨生成命运的分化(Epperlein 1974年;1980年霍尔;Couly等人，2002年;Aoto等人，2009年)以及小鼠、小鸡和斑马鱼的遗传研究(Piotrowski和Nusslein Volhard 2000年;Brito等人，2008年). 此外，在鸟类胚胎发生的神经胚阶段，内胚层特定轴域的切除会破坏特定的颅骨结构(Couly等人，2002年). 内胚层轴向结构域的旋转和异位移植分别影响成骨元素的定向和诱导异位成骨元素。嘘-null突变小鼠通过积极维持关键分化基因的表达，如Fgf8型和Sox9指数在第一咽弓(Yamagishi等人，2006年).

面部外胚层也表达嘘尤其是在被称为额鼻外胚层区（FEZ）的区域(Hu等人，2003年)，一个站点，其中嘘表达式与Fgf8型域并诱导潜在NCC衍生间质的增殖和生长，并提供背腹极性。FEZ异位移植导致异位上喙的形成(胡锦涛和马库西奥2009)移植到发育中的下颌骨时，发生在上颌和异位下颚(Hu等人，2003年). 这些相同的模式信号和结构存在于小鼠和人类中，其细微的形态差异是其他组织（如神经上皮、神经嵴间充质、外胚层和内胚层）相互作用变化的基础，形成复杂的物种特异性反馈信号和表型(施耐德和赫尔姆斯2003;Marcucio等人，2005年,2011;胡锦涛和马库西奥2009,2012). 这些中线信号中心之间的沟通不畅会导致中线面部缺陷，如人类和许多其他脊椎动物所见的前脑无裂和高张力症。在额鼻区，前神经褶外胚层也被发现向下面的外间质发出信号，以形成鼻囊的外筛窦（背侧）部分(Gitton等人，2011年)在鸟类中。相反，鸟类鼻囊下的筛窦软骨是由前肠的内胚层刺猬信号诱导的(Benouaiche等人，2008年).

印度刺猬（Ihh）的活动以前被认为对成骨有抑制作用(Abzhanov等人，2007年); 然而，最近的分析表明，IHH在颅骨发育中具有强大的促成骨作用，因为它的丢失会导致成骨标志物的减少，例如Bmp2/4型以及骨骼尺寸减小和基质矿化工作延迟(Lenton等人，2011年). 因此，与FGF和TGFβ类似，HH信号在决定神经嵴细胞命运方面也起着重要作用，尤其是在外间充质衍生物方面(图2).

3.干神经嵴细胞

颅骨神经干细胞主要分化为骨、软骨和结缔组织，但也生成神经元和胶质细胞。相反，树干神经干细胞主要产生感觉神经元和胶质细胞，它们是外周神经系统形成的中枢(图3A） ●●●●。外周神经系统（PNS）的主要功能是对来自内脏、平滑肌、皮肤和身体外分泌腺的刺激进行感知和反应。因此，PNS大致分为两种解剖学和功能分类，即感觉神经系统和自主神经系统。

在单独的窗口中打开

图3。

神经嵴分化为躯干感觉神经元。(一)Wnt1芯；R26R型^lacZ公司将所有迁移的神经嵴细胞（NCC）标记为E10.0。(B类)通过躯干的横截面显示了NCC迁移的腹内侧路径，该路径分布在背根神经节（DRG）。迁移期间和迁移后NCC的分化导致形成三种形态不同的感觉神经元：小直径伤害性（肽能和非肽能）（以黄色显示）和大直径机械感受器（红色）以及本体感受器（以红色和粉红色显示）。(C类)躯干感觉神经发生分为两波，这两波都直接或间接依赖于从背神经管发出的经典Wnt信号。(C-1号机组)在感觉神经发生的第一波中，Wnt信号作用于迁移的NC细胞，诱导神经原2(Ngn2号机组).Ngn2号机组表达使神经嵴的命运偏向于感觉神经发生。第一波后迁移细胞表达溴3a并分化为大直径本体感受器(TrkC公司⁺，以红色显示）和机械感受器(TrkB公司⁺或Ret公司⁺，以紫色显示）神经元。运行3在形成TrkC公司⁺本体感受器，而商店2在调节TrkB公司在机械感受器中。(C-2类)第二波神经发生随后发生在胚胎发生中，并产生伤害感受器神经元。神经原1和溴3a迁移后第二波细胞中的表达标志着它们的感觉分化。溴3a直接激活神经生长因子受体在这些细胞中，基于运行x1，分化为非肽类(运行x1⁺;Ret公司⁺)和肽能的(神经生长因子受体⁺)伤害感受器神经元（肽能细胞以黄色显示）。E、 胚胎日；P、 产后日；NT，神经管；不，脊索；DRG，背根神经节；神经嵴细胞。（根据Marmigere和Ernfors 2007.)

感觉神经系统（SNS）由感觉刺激并向中枢神经系统（CNS；大脑和脊髓）传递信息的传入感觉神经元组成，而在躯干中由称为背根神经节（DRG）的一系列神经节组成。DRG由多种感觉神经元细胞体组成，其轴突能够产生触觉（低阈值机械感受神经元）、温度（热感觉神经元）、疼痛（伤害性神经元）、运动和空间位置（本体感受神经元），所有这些都来自躯干NCC。每种功能类型的感觉神经元都有其独特的受体和离子通道集，它们的分化依赖于独特的转录因子集(表1).

自主神经系统（ANS）主要由传出运动神经元组成，这些传出运动神经元将信息从CNS传送到身体的各个器官，大致定义为PNS的运动成分。它为中枢神经系统向身体其他部位发送命令提供了一种方式，并提供了对内脏器官的非自愿控制。ANS由三个主要组成部分组成：交感神经系统（SyNS）和副交感神经系统（PSNS），它们共同维持身体稳态，以及肠道神经系统（ENS），它们控制肠道运动。中枢神经系统神经元（脑干和脊髓）的轴突与位于脊椎旁（SyNS）或靶器官内（PSNS）的神经节细胞体投射和突触。在肠道中，去甲肾上腺素能和胆碱能神经节形成肠神经系统（ENS），专门支配胃肠道（GI）。尽管通常被归为ANS的一个子系统，但ENS包含由感觉、间期和运动神经元组成的局部神经回路，能够在无CNS输入的情况下进行自主控制。与此相一致，它也被称为身体的第二大脑(Gershon 1998年). 神经嵴细胞对PNS的所有神经元和胶质细胞都有贡献，但一些颅骨感觉神经元除外。下文描述了调节NCC对PNS各不同成分和亚系的单个贡献的信号。

3.2. 自主神经元分化

3.2.1. 交感神经元分化

交感神经系统（SyNS）由一系列位于腹侧的神经节组成，这些神经节与胚胎两侧的脊椎平行排列。虽然调节NCC分化为交感神经元的信号具有位置特异性，但躯干神经管和躯干神经嵴迁移的路径赋予躯干NCC交感分化的能力。长期以来对交感神经分化的认识表明，在躯干神经嵴内存在一个共同的交感-肾上腺（SA）祖细胞，根据局部环境线索，可以分化为三种相关的细胞类型：交感神经元、神经内分泌嗜铬细胞和小强荧光（SIF）所有细胞都显示儿茶酚胺能（产生肾上腺素和去甲肾上腺素的能力）特征(Unsicker 1973年;Unsicker等人，1978年a;沃格尔和韦斯顿1990). 交感神经祖细胞沿着腹内侧路径迁移，到达背主动脉，最初形成连续的交感链，随后分离成离散的神经节。然后细胞再次迁移到主动脉旁，在那里形成次级交感神经节。一些来自初级交感神经节的细胞向肾脏迁移至胚胎深处，在那里分化为肾上腺的主要神经内分泌细胞（嗜铬细胞）(图4A、 B）（有关审查，请参阅Le Douarin和Kalcheim 1999年). 交感前体神经嵴细胞所走的腹内侧通路与躯干DRG前体嵴共享，交感前质通过DRG到达初级交感神经节部位。小鼠敲除研究表明，生长因子神经调节蛋白-1及其受体酪氨酸激酶异二聚体ErbB2/ErbB3是发育中DRG以外的神经嵴细胞迁移的重要正调节因子(Britsch等人，1998年).

在单独的窗口中打开

图4。

神经嵴分化为交感神经元。(一)重量1Cr^{e（电子）};R26R型^lacZ公司将所有迁移的神经嵴细胞（NCC）标记为E10.0。(B类)通过躯干的横截面显示了NCC迁移的腹内侧路径。神经干细胞迁移到背根神经节（DRG）以外，在背主动脉（DA）的背外侧融合，形成交感神经节（SG）。Neuregulin1–ErbB2/ErbB3信号在调节DRG以外NCC的腹侧迁移中发挥作用。SG细胞的一个亚群进一步向肾上腺腹侧迁移，分化为表达PNMT（苯乙醇胺）的神经内分泌嗜铬细胞N个-甲基转移酶）。(C类)来自背主动脉的BMP信号在SG形成部位的嵴细胞的分化中起着非常重要的作用。BMP配体通过Smad4依赖和独立机制激活马什1和Phox2b手机分别是。Phox2b调节手牌2,Phox2a公司、和加塔因素和维护马什1在分化的嵴细胞中表达。所有这些因素的组合活性导致两种酶Th（酪氨酸羟化酶）和Dbh（多巴胺β-羟化酶）的激活，这两种酶对去甲肾上腺素的合成至关重要。交响乐团。差异。，交感分化；NT，神经管；不，脊索。

3.2.2. BMPs调节交感神经元分化的诱导

鸟类研究确定了胚胎组织（如脊索、神经管和体节中胚层）启动迁移NCC分化为交感神经元的能力的需求(科恩1972;Norr 1973年;Teillet和Le Douarin 1983年;霍华德和布朗纳-弗拉斯尔1986). 此外，在禽类模型中的体外和体内研究表明，BMP足以诱导肾上腺素能分化(Varley等人，1995年;Reissmann等人，1996年;Shah等人，1996年;Varley和Maxwell 1996). 的过度表达英国标准普尔4和Bmp7型迁徙鸟类的神经嵴增加交感神经节的大小并形成异位神经节，而阻断BMP信号阻止交感神经元的生成。与此一致的是，NCC特异性灭活I型BMP受体(Bmpr1a型)碱性3在小鼠中不影响神经嵴细胞迁移或对SyNS位点的识别，但会导致NCC无法聚集和表达交感神经元标记物。BMP信号传导对交感神经祖细胞嵴的分化（而非迁移）和初始合并的影响(Schneider等人，1999年). 的表达式Bmp2型和4在小鼠背主动脉中，初级（SG）链形成的位置支持BMP信号在交感神经元分化中的内源性作用(图4B）(Shah等人，1996年). BMP属于分泌配体的转化生长因子β（TGFβ）家族，通过激活细胞质辅受体蛋白SMAD（R-SMAD，BMP的SMAD 1,5,8）发出信号，与co-SMAD和SMAD4一起调节基因表达。尽管Smad4公司与交感神经节的定植或存活无关(Buchmann-Moller等人，2009年;Morikawa等人，2009年)，NCC特异性灭活Smad4公司导致小鼠SyNS发育缺陷(Nie等人，2008年). 用去甲肾上腺素处理这些突变胚胎可以延长突变胚胎的寿命，表明需要Smad4公司维持NCC衍生交感神经元的增殖(Morikawa等人，2009年).

3.2.3. 交感神经元分化涉及线性层次遗传级联

交感分化是独特的，因此交感命运没有单一的主调节器。相反，多个参与者，例如马什1,Phox2a/2b照片,手牌2、和加塔3它们都能够相互交叉调节，组成了一个共同控制交感分化的网络(图4C） ●●●●。这些因子的组合表达定义了不同的交感神经元亚型。大多数这些因素的活性依赖于BMP信号(Shah等人，1996年;Lo等人，1997年,1998;Schneider等人，1999年;Howard等人，2000年;Tsarovina等人，2004年).照片2(Phox2a公司,Phox2b手机)基因在发育中的PNS的交感神经节、副交感神经节和肠神经节中表达，是从干神经嵴细胞中鉴定交感神经元所必需和足够的(Pattyn等人，1999年;Stanke等人，1999年). 缺少老鼠Phox2b手机由于自主神经节形成失败导致体内去甲肾上腺素缺乏，因此在出生前死亡。的初始表达式Phox2b手机和马什1彼此独立(Schneider等人，1999年); 然而，Phox2b手机用于维护马什1表达，因为马什1在神经节中失去表达Phox2b手机突变小鼠(Pattyn等人，1999年,2000;Brunet和Pattyn 2002).Phox2a公司和Phox2b手机可以相互诱导转录，并独立诱导去甲肾上腺素合成酶的转录Th（第个）（酪氨酸羟化酶）和数据库（多巴胺β-羟化酶）(Zellmer等人，1995年;Kim等人，1998年;Yang等人，1998年;Lo等人，1999年). 除此之外，MASH-1还可以调节Phox2a公司(Hirsch等人，1998年;Lo等人，1998年)和手牌1(Ma等人，1997年)，并且Hand2和Phox2a之间的相互作用能够诱导数据库转录(图4C）(Rychlik等人，2003年;Xu等人，2003年). 在交感神经节发育的正常过程中，手牌2表达式遵循Phox2b手机和马什1.手牌2表达式尚未在中进行分析马什1突变体；因此，尚不清楚马什1和/或Phox2b手机有任何调节作用手牌2.Phox2b手机然而，调节加塔3(Tsarovina等人，2004年).加塔3-空白小鼠胚胎在Th（第个）和数据库发育中交感神经节的表达(Lim等人，2000年)妊娠中期死亡(Pandolfi等人，1995年)去甲肾上腺素能分化严重缺陷。

3.2.4. 交感神经-肾上腺祖细胞分化为不同的细胞类型是基于环境线索

干神经嵴细胞同时产生去甲肾上腺素能神经元和胆碱能神经元（与去甲肾上腺素能神经元相比数量较少）。神经营养因子NGF和NT3在交感神经母细胞的存活和分化中起着普遍作用，并且两者都能够诱导Th（第个）和数据库体内表达。然而，对NGF和NT3功能丧失小鼠胚胎中SyNS的上颈神经节（SCG）神经元的分析表明，在胆碱能和肾上腺素能分化中，NGF和NT 3的需求不同。NGF似乎在乙酰胆碱受体的表达中起特殊作用，而NT3对Th（第个）和数据库酶(Andres等人，2008年). NGF和NT3神经营养素的体内需求差异可能是由于前体神经嵴因子的空间可用性不同，并且是调节胆碱能与肾上腺素能分化的额外方式。

嗜铬细胞是存在于肾上腺髓质区域的神经内分泌细胞。这些细胞来源于神经干细胞，是突触后交感神经元，经过修饰，在交感神经电输入后，它们向血液循环系统分泌儿茶酚胺神经递质（主要是肾上腺素和少量去甲肾上腺素）。为了分化为嗜铬细胞，交感神经前体关闭Th（第个）同时激活苯乙醇胺酶时的表达N个-甲基转移酶（PNMT）(图4B） ●●●●。PNMT催化去甲肾上腺素转化为肾上腺素。交感神经祖细胞在体外可分化为交感神经元或嗜铬细胞，这取决于它们分别接触NGF或糖皮质激素(安德森1993;弗朗西斯和兰迪斯1999)用NGF治疗出生后的嗜铬细胞反式-分化为神经元(Unsicker等人，1978年b;Doupe等人，1985年). 糖皮质激素受体（GR）突变小鼠(GRα^−/−)缺乏肾上腺素合成酶PNMT，但这不能影响肾上腺嗜铬细胞的发育，也没有观察到向神经元表型的转化(Finotto等人，1999年). 这表明交感-肾上腺祖细胞可以根据环境分子提示分化为不同的细胞类型。

4.结论

神经嵴细胞显示出显著的分化能力，在本文中，我们强调了信号和开关的复杂性，这些信号和开关控制着颅神经嵴向骨和软骨的分化以及躯干神经干细胞向主要神经元衍生物的分化。神经干细胞继续吸引着科学家，尽管它对胚胎发育和疾病发病机制显然很重要，但目前的焦点主要在于其进化、干细胞样特征以及在再生医学中的应用。

神经嵴细胞是脊椎动物进化的同义词，人们对确定其特定起源和获得其难以置信的特性非常感兴趣。毫无疑问，净捐助国的财产是随着时间的推移逐渐获得的。了解控制NCC分化的信号和开关，最终可能会揭示NCC及其独特属性的形成方式和时间。

发现神经干细胞具有多向性和自我更新能力是干细胞生物学领域的先驱。神经干细胞的干细胞和祖细胞特性，加上其显著的细胞类型和组织分化多样性，使得神经干细胞成为再生医学中一个引人注目的命题。尽管NCC祖细胞是在胚胎中瞬时生成的，但许多NCC似乎在整个胚胎发育过程中甚至在成年期都保持其能力。因此，人们一致努力分离胚胎和成年NCC，并从人类和小鼠胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中提取NCC。然而，我们需要更多的研究来进一步了解NCC祖细胞分化为不同谱系细胞的能力。更重要的是，这需要在体内进行，更好地理解指示神经嵴细胞存活、增殖和分化为其独特衍生物的精确信号和开关将有助于它们在治疗和再生医学中的应用。

然而，目前对哺乳动物NCC诱导所必需的关键因素或信号级联和开关知之甚少。Wnt、BMP和FGF信号通路在鸟类、鱼类和两栖动物的NCC形成中显示出公认和特征性的作用，似乎主要是哺乳动物胚胎中NCC的谱系规范所必需的。值得注意的是，随着神经干细胞分化为神经干细胞，Sox表达状态有一个明显的转变，Sox2被灭活，同时Sox9和Sox10分别在祖细胞和迁移神经干细胞中激活(Remboutsika等人，2011年). 这些参数可能为最终确定哺乳动物NCC形成所需的关键信号提供了途径，这将深入了解神经嵴细胞的进化及其特性，并促进从hESCs和iPS细胞生成神经嵴的方法，这两项技术都将极大地促进神经干细胞在组织工程和再生医学中的应用。

脚注

参考文献