脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育中的一種過(guò)渡性結(jié)構(gòu)，是在神經(jīng)管建成時(shí)位于神經(jīng)管和表皮之間的一條縱向的細(xì)胞帶。1868年德國(guó)胚胎學(xué)家W.希思首次在雞胚描述了這一構(gòu)造。
簡(jiǎn)介
在1868年德國(guó)胚胎學(xué)家W.希思首次闡述了這個(gè)理論，當(dāng)時(shí)命名為中間帶，后來(lái)的學(xué)者陸續(xù)在魚類、兩棲綱和哺乳綱描述了這一特殊構(gòu)造，并用實(shí)驗(yàn)方法揭示了神經(jīng)嵴細(xì)胞的預(yù)定位置和發(fā)育的命運(yùn)。神經(jīng)嵴的細(xì)胞具有很強(qiáng)的遷移能力，它們逐漸地遷移到胚胎一定部位，分化為各種特定的細(xì)胞和組織。神經(jīng)嵴細(xì)胞也是研究細(xì)胞分化問(wèn)題的良好的材料。
起源
使脊椎與其他動(dòng)物如此不同的很多特點(diǎn)都與頭有關(guān)，其中包括頭蓋骨和專門化的眼睛及耳朵。頭的形式在很大程度上是動(dòng)物由神經(jīng)嵴（神經(jīng)冠）細(xì)胞決定的，這些細(xì)胞源自胚胎中被稱為“神經(jīng)板”的、形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的區(qū)域，然后在整個(gè)身體中遷移，幫助形成各種不同組織。神經(jīng)嵴的起源一直是一個(gè)謎。這項(xiàng)研究顯示，作為脊椎動(dòng)物的一個(gè)遠(yuǎn)親，獨(dú)居海鞘有一個(gè)源自“神經(jīng)板”邊緣的細(xì)胞系。這些細(xì)胞表達(dá)幾個(gè)神經(jīng)嵴分化基因，但卻沒有神經(jīng)嵴的某些明確特性（如長(zhǎng)距離遷移）。然而，調(diào)控基因Twist的定向“誤表達(dá)”就足以誘導(dǎo)這些特性中的其中一些。這些結(jié)果表明，神經(jīng)嵴基因網(wǎng)絡(luò)大部分是在被囊動(dòng)物和脊椎動(dòng)物分化前出現(xiàn)的，“間葉細(xì)胞”決定因子（如Twist）向“神經(jīng)板”外胚層中的“共擇”，對(duì)于脊椎動(dòng)物“新頭”的出現(xiàn)極為關(guān)鍵。
形成
神經(jīng)嵴的預(yù)定部位可以追溯到早期原腸胚階段。在有尾兩棲綱用活體染色法追蹤觀察證明它位于預(yù)定的神經(jīng)板和預(yù)定表皮的交界處。在神經(jīng)板形成的時(shí)候，神經(jīng)嵴細(xì)胞位于神經(jīng)板的邊沿，繼而隆起為神經(jīng)褶的主要部分(圖1)。隨著兩側(cè)神經(jīng)褶進(jìn)一步隆起，相互接近，并自前而后逐漸融合，原來(lái)板狀的神經(jīng)板形成管狀。神經(jīng)嵴細(xì)胞從神經(jīng)管背壁分離出來(lái)，形成一長(zhǎng)條略有起狀的細(xì)胞帶，同神經(jīng)管及覆蓋它的表皮細(xì)胞有明顯的區(qū)別。
定位和衍生物
各種脊椎動(dòng)物的神經(jīng)嵴細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)和遷移行為極為相似，但同一胚胎不同部位的嵴細(xì)胞的最終定位和分化卻有很大差別。
在胚胎發(fā)育過(guò)程中，神經(jīng)嵴的形成及其細(xì)胞遷移表現(xiàn)明顯的自前而后的順序。因此，在某一發(fā)育階段，同一胚胎前后不同部位的神經(jīng)嵴形成和細(xì)胞遷移處于不同的階段。例如雞胚發(fā)育第2天，神細(xì)褶剛剛在胚體后端融合時(shí)，頭部神經(jīng)嵴已形成并開始細(xì)胞遷移，中段神經(jīng)嵴雖然形成但細(xì)胞遷移尚未開始。又如在蛙類，頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移開始于神經(jīng)褶形成時(shí)，但軀干部嵴細(xì)胞的遷移直到神經(jīng)管關(guān)閉或閉合以后才開始。
切片遷移?神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移可以根據(jù)嵴細(xì)胞的顯著形態(tài)學(xué)特征的連續(xù)切片上進(jìn)行觀察；也可用移植、活體染色和同位素示蹤的方法追蹤嵴細(xì)胞的遷移、定位和最終分化命運(yùn)。在神經(jīng)褶形成時(shí)或神經(jīng)管形成之后，頭部的嵴細(xì)胞向側(cè)腹方遷移，它們?cè)谘誓遗c咽囊之間結(jié)隊(duì)而行，形同一股股的細(xì)胞流。遷移到第1和第2咽囊之間的細(xì)胞，形成舌弓；再后的細(xì)胞形成1～4鰓弓；眼前方的嵴細(xì)胞則參與顱骨的形成（圖2）。頭部的神細(xì)嵴細(xì)胞還形成色素細(xì)胞和頭部間葉細(xì)胞，一部分腦神經(jīng)節(jié)（包括Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ）也是由神經(jīng)嵴細(xì)胞和頭部外胚層增厚的基板混合組成的。兩棲綱的齒乳突也由神經(jīng)嵴細(xì)胞發(fā)育而成。軀干部的神經(jīng)嵴細(xì)胞主要參與周圍神經(jīng)系統(tǒng)的形成，并發(fā)育為色素細(xì)胞。從圖3可以看出，當(dāng)神經(jīng)嵴在神經(jīng)管背方形成之后，嵴細(xì)胞便沿著神經(jīng)管向左右分開。一部分嵴細(xì)胞沿著神經(jīng)管和體節(jié)的間隙向腹方遷移，其中一些細(xì)胞停留在神經(jīng)管(脊髓)兩側(cè)聚積成致密的細(xì)胞團(tuán)，成為脊神經(jīng)節(jié)的原基；另一些繼續(xù)移行到背主動(dòng)脈兩側(cè)形成交感神經(jīng)節(jié)的原基。神經(jīng)嵴細(xì)胞也參與賢上腺髓部的建造。軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的另一個(gè)發(fā)育方向是形成各種色素細(xì)胞，如黃色素細(xì)胞、淺棕色色素細(xì)胞、銀色素細(xì)胞和黑色素細(xì)胞。這些嵴細(xì)胞以分散的遷移方式在真皮中遷移到胚胎各處，當(dāng)時(shí)并不顯示色素細(xì)胞的特征，直到相當(dāng)晚的發(fā)育階段才有所表現(xiàn)。20世紀(jì)初一些學(xué)者根據(jù)對(duì)魚類和兩棲綱的觀察就提出過(guò)色素細(xì)胞來(lái)源于神經(jīng)嵴的設(shè)想，后來(lái)美國(guó)胚胎學(xué)家R.G.哈里森發(fā)現(xiàn)組織培養(yǎng)的蛙神經(jīng)管周圍有帶有色素的細(xì)胞，因而想到它們很可能來(lái)自神經(jīng)嵴。德國(guó)胚胎學(xué)家O.曼戈?duì)柕潞蚃.F.K.霍爾特弗雷特移植或外植預(yù)定神經(jīng)板不僅能產(chǎn)生神經(jīng)組織而且也產(chǎn)生色素細(xì)胞，移植的預(yù)定表皮則不發(fā)生色素細(xì)胞。切除蠑螈神經(jīng)胚期的神經(jīng)褶(其中包括神經(jīng)嵴物質(zhì))，結(jié)果在手術(shù)范圍內(nèi)完全缺乏色素細(xì)胞，而離體培養(yǎng)的神經(jīng)褶卻能產(chǎn)生大量的色素細(xì)胞，直接證明了色素細(xì)胞起源于神經(jīng)嵴（圖四）。后來(lái)的學(xué)者應(yīng)用類似方法在鳥類和哺乳綱也證明色素細(xì)胞來(lái)源于神經(jīng)嵴。1980年M.西貝爾－布盧姆等指出，神經(jīng)嵴細(xì)胞的克隆能產(chǎn)生神經(jīng)原和色素細(xì)胞。影響神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移、定位及其基因表達(dá)的因素神經(jīng)嵴細(xì)胞在明顯表達(dá)各自的表型之前就廣泛地遷移并精確地在胚胎各處定位，這一事實(shí)曾引起人們極大的興趣并提出許多假想。神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移完全是任意的，還是存在著優(yōu)先選擇的途徑，如果有優(yōu)先的通路，是什么因素在遷移的路上設(shè)置地形的界限，在什么條件下，起初聚集在神經(jīng)嵴上的細(xì)胞開始分散到整個(gè)胚胎，什么時(shí)候，在什么條件下這些細(xì)胞就停止遷移并準(zhǔn)確地在胚胎定位。事實(shí)上，這些問(wèn)題都是發(fā)育的普遍性問(wèn)題中的一些特定的例子，關(guān)系到漸進(jìn)的決定過(guò)程在細(xì)胞水平的性質(zhì)和機(jī)制；形態(tài)發(fā)生過(guò)程的細(xì)胞基礎(chǔ)和機(jī)制，以及細(xì)胞基因表達(dá)的機(jī)制。已經(jīng)觀察到，神經(jīng)嵴細(xì)胞離開神經(jīng)管背部后直線地從它們的發(fā)源地遷移開，不論神經(jīng)嵴是處于正常的位置還是在某種不正常的環(huán)境中都是如此。例如，即使當(dāng)神經(jīng)管與其相連的嵴被背腹顛倒放置于胚胎中，細(xì)胞遷移的方向與神經(jīng)管的背腹方位仍能保持正常的相關(guān)，仍然有兩條細(xì)胞流，以神經(jīng)管為基準(zhǔn)大都是一條向腹面、一條向側(cè)面。所以早期神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的定向像是以某種方式依賴于神經(jīng)管的。也許是由于神經(jīng)管以某種形式的“接觸引導(dǎo)”造成的。另一方面，早期嵴細(xì)胞遷移的最基本的趨勢(shì)是離開它們的發(fā)源地而不管它們的環(huán)境方位。因此，遷移的方向看來(lái)是不依賴細(xì)胞遷移中的組織環(huán)境的。對(duì)于嵴細(xì)胞的遷移現(xiàn)象已有一些假說(shuō)性的解釋，例如化學(xué)濃度等級(jí)說(shuō)，接觸抑制說(shuō)以及細(xì)胞與細(xì)胞之間相互親和力改變說(shuō)等，但都沒有足夠的證據(jù)。分節(jié)遷移神經(jīng)嵴細(xì)胞的分節(jié)遷移現(xiàn)象與中胚層組織的存在狀態(tài)有關(guān)。例如，人為地除去生肌節(jié)或使生肌節(jié)排列紊亂，則脊神經(jīng)節(jié)不能按節(jié)排列。在離體培養(yǎng)條件下，神經(jīng)嵴細(xì)胞在均勻的基質(zhì)中均勻地散開。當(dāng)把以3 H-胸腺核標(biāo)記的神經(jīng)管(連同神經(jīng)嵴)在原位倒置時(shí)，遷移入正常分節(jié)的肌節(jié)間葉細(xì)胞中的標(biāo)記嵴細(xì)胞呈分節(jié)分布。如果把標(biāo)記的神經(jīng)管移植到側(cè)部不分節(jié)的間葉細(xì)胞中，標(biāo)記嵴細(xì)胞則呈分散狀分布。這些都表明，分節(jié)的中胚層構(gòu)造決定神經(jīng)嵴細(xì)胞的分節(jié)分布。當(dāng)然，也不能忽視神經(jīng)管可能起某種促進(jìn)作用。如在標(biāo)記神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移到肌節(jié)間葉之后，再將肌節(jié)間葉（連同遷入的嵴細(xì)胞）移植到絨毛尿囊膜上，標(biāo)記的嵴細(xì)胞保持分散狀態(tài)而不聚集；如果在做上述手術(shù)時(shí)，連同神經(jīng)管一起移植到絨毛尿囊膜上，則標(biāo)記的嵴細(xì)胞聚合形成神經(jīng)節(jié)。從神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的順序及其未來(lái)的分化命運(yùn)來(lái)看，形成腸壁色素細(xì)胞和交感神經(jīng)節(jié)神經(jīng)母細(xì)胞的嵴細(xì)胞最早遷移，而后來(lái)遷出的嵴細(xì)胞大都定位在神經(jīng)管兩側(cè)肌節(jié)間葉中，并發(fā)育為脊神經(jīng)節(jié)(一部分形成神經(jīng)鞘細(xì)胞)。神經(jīng)嵴細(xì)胞的基因表達(dá)在很大程度上依賴于其周圍的環(huán)境條件。例如，把頭部神經(jīng)褶（包括神經(jīng)嵴細(xì)胞）和前腸內(nèi)胚層一起培養(yǎng)能發(fā)育成軟骨，而單獨(dú)培養(yǎng)或與其他組織（包括神經(jīng)板、脊索、中腸或側(cè)部中胚層）混合培養(yǎng)則不能形成軟骨。在整體條件下，鰓軟骨的排列、數(shù)目和大小也都與咽囊內(nèi)胚層的存在狀態(tài)相關(guān)連。這表明前腸內(nèi)胚層對(duì)頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞基因的表達(dá)有重要作用。鵪鶉胚和雞胚的移植實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步證明神經(jīng)嵴細(xì)胞最終到達(dá)的環(huán)境對(duì)它們基因表達(dá)的重要影響。已經(jīng)知道，通往腸道的副交感神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)母細(xì)胞和腎上腺髓部的嗜酪細(xì)胞合成的神經(jīng)遞質(zhì)不同，前者合成膽堿能的而后者合成腎上腺能的。如果把鵪鶉神經(jīng)管的預(yù)定腎上腺區(qū)段移植到雞胚預(yù)定腸區(qū)的副交感神經(jīng)節(jié)部位，根據(jù)鵪鶉胚和雞胚細(xì)胞核染色反應(yīng)明顯的差別，可以判定移植到腸區(qū)的預(yù)定腎上腺能細(xì)胞將分化為副交感神經(jīng)節(jié)細(xì)胞而且表現(xiàn)膽堿能神經(jīng)原的性質(zhì)。對(duì)于神經(jīng)嵴的發(fā)生，嵴細(xì)胞的遷移、定位和正常發(fā)育命運(yùn)已有詳細(xì)的形態(tài)描述和實(shí)驗(yàn)分析，并已初步提示嵴細(xì)胞發(fā)育的多潛能性以及胚胎環(huán)境對(duì)嵴細(xì)胞遷移、定位和表型表達(dá)的影響。然而，我們對(duì)單個(gè)嵴細(xì)胞的發(fā)育潛能了解甚少，也不能確切地說(shuō)明嵴細(xì)胞及其后代在何時(shí)、何種條件下發(fā)生穩(wěn)定的決定性變化。正在發(fā)展的細(xì)胞克隆技術(shù)將有助于上述問(wèn)題的分析。如果能使來(lái)源于神經(jīng)嵴細(xì)胞的姐妹亞克隆在各種培養(yǎng)條件下表達(dá)各種神經(jīng)嵴細(xì)胞的表型，我們將會(huì)得到有關(guān)神經(jīng)嵴細(xì)胞多潛能性及環(huán)境在促進(jìn)嵴細(xì)胞分化方面特殊作用的明確證據(jù)。
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