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哺乳动物神经管闭合不需要细胞凋亡。

Apoptosis is not required for mammalian neural tube closure.

作者信息

Massa Valentina, Savery Dawn, Ybot-Gonzalez Patricia, Ferraro Elisabetta, Rongvaux Anthony, Cecconi Francesco, Flavell Richard, Greene Nicholas D E, Copp Andrew J

机构信息

Neural Development Unit, University College London Institute of Child Health, London, United Kingdom.

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 May 19;106(20):8233-8. doi: 10.1073/pnas.0900333106. Epub 2009 May 6.

Abstract

Apoptotic cell death occurs in many tissues during embryonic development and appears to be essential for processes including digit formation and cardiac outflow tract remodeling. Studies in the chick suggest a requirement for apoptosis during neurulation, because inhibition of caspase activity was found to prevent neural tube closure. In mice, excessive apoptosis occurs in association with failure of neural tube closure in several genetic mutants, but whether regulated apoptosis is also necessary for neural tube closure in mammals is unknown. Here we investigate the possible role of apoptotic cell death during mouse neural tube closure. We confirm the presence of apoptosis in the neural tube before and during closure, and identify a correlation with 3 main events: bending and fusion of the neural folds, postfusion remodeling of the dorsal neural tube and surface ectoderm, and emigration of neural crest cells. Both Casp3 and Apaf1 null embryos exhibit severely reduced apoptosis, yet neurulation proceeds normally in the forebrain and spine. In contrast, the mutant embryos fail to complete neural tube closure in the midbrain and hindbrain. Application of the apoptosis inhibitors z-Vad-fmk and pifithrin-alpha to neurulation-stage embryos in culture suppresses apoptosis but does not prevent initiation or progression of neural tube closure along the entire neuraxis, including the midbrain and hindbrain. Remodeling of the surface ectoderm to cover the closed tube, as well as delamination and migration of neural crest cells, also appear to be normal in the apoptosis-suppressed embryos. We conclude that apoptosis is not required for neural tube closure in the mouse embryo.

摘要

凋亡性细胞死亡在胚胎发育过程中的许多组织中都会发生,并且对于包括指(趾)形成和心脏流出道重塑等过程似乎至关重要。对鸡的研究表明,在神经胚形成过程中需要凋亡,因为发现抑制半胱天冬酶活性可阻止神经管闭合。在小鼠中,几种基因缺陷型小鼠出现神经管闭合失败时会伴随过度凋亡,但在哺乳动物中,程序性凋亡对于神经管闭合是否也是必需的尚不清楚。在此,我们研究凋亡性细胞死亡在小鼠神经管闭合过程中可能发挥的作用。我们证实了在神经管闭合之前和过程中存在凋亡现象,并确定其与3个主要事件相关:神经褶的弯曲和融合、背侧神经管和表面外胚层融合后的重塑以及神经嵴细胞的迁出。Casp3和Apaf1基因敲除胚胎的凋亡均显著减少,但前脑和脊柱的神经胚形成过程正常进行。相比之下,突变胚胎的中脑和后脑无法完成神经管闭合。在培养的神经胚形成期胚胎中应用凋亡抑制剂z-Vad-fmk和pifithrin-α可抑制凋亡,但不能阻止沿整个神经轴包括中脑和后脑的神经管闭合的起始或进程。在凋亡受抑制的胚胎中,表面外胚层覆盖闭合神经管的重塑过程以及神经嵴细胞的分层和迁移似乎也正常。我们得出结论,小鼠胚胎神经管闭合不需要凋亡。

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