再生網様体脊髄ニューロンにおけるニューロフィラメント発現の選択的回復

ヤツメウナギの脊椎軸索の再生中、成長円錐は糸状仮足と葉状仮足を欠き、アクチンをほとんど含まず、胎児ニューロンの典型的な成長円錐よりもはるかにゆっくりと伸長します。さらに、これらの再生中の成長円錐には神経フィラメント (NF) が密に詰まっています。したがって、脊椎半側切断後、NF mRNA発現の変化の時間経過は、同定された18対の網状脊髄ニューロンおよび脊髄突出ニューロンの12の細胞構築グループのそれぞれの再生確率と相関した。単一のヤツメウナギNFサブユニット(NF-180)の半定量的in situハイブリダイゼーションに基づいて、術後の最初の4週間で、軸索切断したすべての網様体脊髄ニューロンにおいてNFメッセージレベルが劇的に減少した。その後、軸索が切断を超えて正常に再生するニューロンでは、NF発現は正常に戻りましたが、再生が不十分なニューロンでは低下したままでした。切断部位の尾側の脊髄セグメントの切除は再生をブロックしたが、NF-180 mRNAの復帰を妨げなかったため、良好な再生細胞におけるNF発現の回復は、病変を横切る軸索の成長とは無関係であった。NF mRNA 発現の初期の減少には、NF タンパク質含有量の減少は伴わなかった。したがって、軸索切断によって引き起こされる軸索容積の大部分の損失は、容積特異的なNF合成の減少ではなく、NFに対する需要の減少をもたらした。我々は、ヤツメウナギの中枢神経系における軸索再生中のNFメッセージの二次的な上方制御は、強い再生傾向を持つニューロンでのみ実行される固有の成長プログラムの一部である可能性があると結論づけた。

During regeneration of lamprey spinal axons, growth cones lack filopodia and lamellipodia, contain little actin, and elongate much more slowly than do typical growth cones of embryonic neurons. Moreover, these regenerating growth cones are densely packed with neurofilaments (NFs). Therefore, after spinal hemisection the time course of changes in NF mRNA expression was correlated with the probability of regeneration for each of 18 identified pairs of reticulospinal neurons and 12 cytoarchitectonic groups of spinal projecting neurons. During the first 4 weeks after operation, NF message levels were reduced dramatically in all axotomized reticulospinal neurons, on the basis of semiquantitative in situ hybridization for the single lamprey NF subunit (NF-180). Thereafter, NF expression returned toward normal in neurons whose axons normally regenerate beyond the transection but remained depressed in poorly regenerating neurons. The recovery of NF expression in good regenerators was independent of axon growth across the lesion, because excision of a segment of spinal cord caudal to the transection site blocked regeneration but did not prevent the return of NF-180 mRNA. The early decrease in NF mRNA expression was not accompanied by a reduction in NF protein content. Thus the axotomy-induced loss of most of the axonal volume resulted in a reduced demand for NF rather than a reduction in volume-specific NF synthesis. We conclude that the secondary upregulation of NF message during axonal regeneration in the lamprey CNS may be part of an intrinsic growth program executed only in neurons with a strong propensity for regeneration.