Embriologia_SN_4 (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 2º curso
Asignatura Neurobiologia
Año del apunte 2016
Páginas 10
Fecha de subida 12/09/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Esquema  de  la  placa  neural  a  nivell  rostral  (la  que  donarà  lloc  a  l’encèfal). Lateralment s’ha   representat   la   placa   del   sostre   i   l’ectoderma   no   neural,   com   a   font   de   proteïnes BMP. Per altra banda, en la línia mitja   s’ha   representat   la   notocorda   (hi   hauria la placa del terra per sobre de la notocorda), que és la primera emissora de senyals ventralitzants. A nivells més rostrals, la placa precordal és mesoendodèrmica, com ja es va dir; de manera que les senyals que provenen de la placa precordal són més riques i influeixen, a banda de Shh altres tipus de senyals, provocant que la part  de  davant  sigui  “especial”  i  més  complexa.
Així   doncs,   de   nou   es   contraposen   senyals,   i   en   conseqüència   es   regionalitza   l’eix   lateral, que després es converteix en dorso-ventral.
Cal esmentar, però, que en la part de davant el tub comença a corbar-se. En la primera imatge  es  veu  com  encara  no  s’ha  tancat  el  tub,  en  la  segona  imatge  es  veu  com  es  va   corbant, i finalment com acaba de tancar-se. Es pot veure com en la part més rostral es produeixen dues evaginacions (molt evidents en la tercera imatge): són les vesícules òptiques,  que  donaran  lloc  a  la  retina,  entre  d’altres  elements.  El  pedicle  òptic  que  les   uneix a la resta de l’estructura   és   per   on   viatgen els axons de la retina. Aquesta part del SN és per tant central, no perifèrica (el tracte òptic no és un nervi comú: és un conjunt   d’axons   que   comunica dues parts del SNC).
Visió   lateral  d’un   cervell   embrionari  en   el   qual  s’han  representat  de  diferents  colors   les diverses plaques. Cal fixar-se que, quan   s’arriba   a   la   part   del   cervell   (part   més superior), la zona es corba molt, de manera que les plaques canvien la seva orientació. Això cal tenir-ho en compte de cara a entendre la morfologia i el recorregut dels axons en aquesta part més rostral que  donarà  lloc  a  l’encèfal.   És molt important tenir en compte que, per fer un vertader tall transversal (on les plaques apareguin orientades correctament), caldrà anar-se adaptant als canvis d’orientació  deguts  a  aquesta  curvatura  del  tub.  Tenir  això  en  compte  és  essencial  per   intentar entendre el motiu pel qual els axons viatgen en una direcció determinada (els axons  pioners   no   viatgen   a   l’atzar:   segueixen   les   senyals   químics,  que   s’expressen   en   funció de cada placa).
Alguns gens que permeten entendre   l’eix   longitudinal   són   els que es mostren en les imatges següents, en les que apareix una placa del terra al llarg   de   l’eix.   En   les   parts   més   rostrals   també   s’expressà   la   placa basal, i secundàriament s’anirà  deixant  d’expressar  la  placa   del terra.
Si   no   s’expressa   Shh   no   es   forma   la   línia   mig-ventral, i afecta no només al SN sinó que també ho fa sobre els teixits del cos (perquè també té influència sobre aquests).
En   la   imatge   es   mostra  un   cas   d’una   mutació   en   Shh,   que   es  pot  produir  també  per  consum  d’alcohol.  Està  afectada   la línia mig-ventral de tot el cos i del SN: és produeix holoprosencefàlia, que vol dir que les dues vesícules telencefàliques   no   s’han   separat   en   dos,   i   n’hi   ha   una   de   sola.
- Regionalització rostre-caudal: Com   en   l’eix   anterior,   en   l’eix   rostre-caudal   també   s’estudia   primerament el que ocorre en els nivells més caudals, que donaran lloc a la part menys complexa del SNC (medul·la espinal).
A nivell de la medul·la hi ha diferents nivells, i en cada nivell hi ha neurones que innerven una part determinada del cos; és a dir, hi ha una organització segmentària, comparable a la que hi ha en la columna vertebral (segments vertebrals).
Aquesta   regionalització   s’inicia   ja   en   l’estadi   de   placa   neural.   Es   diu   que   la   primera   placa que es forma té caràcter anterior o rostral: és la part més rostral del futur cervell. Això és degut a què, aquesta placa que es forma al principi, el que té sota no és notocorda sinó placa precordal,   i   les   senyals   que   provenen   d’allà   són   més   riques.   Aquestes senyals influeixen sobre altres proteïnes a banda de Shh (com proteïnes nodal), que indueixen un caràcter anterior o rostral a la part inicial de la placa. Les senyals que arriben allà no són només de la placa precordal (que és mesoendodèrmica),   sinó   que   n’hi   ha   que   provenen   del   mateix   endoderma   visceral   anterior.
A   mesura   que   s’elonga   l’embrió   i   la   placa   creix   cap   enrere,   les   parts   més   tardanes   queden sota la influència de la notocorda, mentre que les parts més properes al node de   Hensen   sempre   estaran   sota   la   influència   de   les   senyals   provinents   d’aquest. Per tant, a mesura que es va cap enrere, de manera seqüencial cada cop hi haurà més caràcter posterior.
Les diferents senyals fan que en la part anterior i la part posterior de la placa s’expressin  gens  diferents  (conjunts  de  factors  de  transcripció  diferents): - La part més anterior expressa de manera immediata el factor de transcripció Otx2.
- A   mesura   que   s’elonga   l’embrió,     la   part   posterior comença a expressar Gdx2.
D’aquesta   manera  es   formen   dues   grans divisions en la placa neural. Més tard, es divideix de la següent manera: - La part anterior es divideix en dos: futur prosencèfal (o cervell anterior) i futur mesencèfal (o cervell mig).
- El que queda per darrere del que és el mesencèfal (induït per Gdx2) serà el romboencèfal (o cervell posterior).
Es formen així les tres vesícules primàries de   l’encèfal:   prosencèfal,   mesencèfal   i   romboencèfal.
En els esquemes es veuen els passos que tenen lloc perquè es formin aquestes tres divisions   principals   de   l’encèfal.   A   continuació del romboencèfal hi ha la porció que donarà lloc a la medul·la espinal.
Després, aquestes divisions principals es segueixen subdividint (es veurà més endavant), al mateix temps que la part rostral  (la  que  donarà  lloc  a  l’encèfal)  es  va   corbant.
De fet, es produeixen dues curvatures que es formen primer, durant la 4a-5a setmana del desenvolupament: - La cervical, ubicada aproximadament a nivell de la divisió entre romboencèfal i mesencèfal.
- La cefàlica, ubicada ventralment al què és el mesencèfal (inclús diencèfal, que està per davant).
Aquestes dues curvatures són còncaves cap a ventral, i succeeixen perquè les parts dorsals (sobretot la zona de la placa alar) creixen més ràpidament i s’expandeixen  més  que  la  part  ventral,  provocant  que  s’eixampli  la  part  de  dalt  per no la de baix, originant la corba.
Més tard, ja en la 5a setmana (després que hagin aparegut les dues curvatures esmentades), apareix una altra curvatura: curvatura pontina (relacionada amb la zona del pont). Apareix com a conseqüència del creixement més prominent que experimenta la zona del pont ventralment. Aquesta curvatura, al ser per ventral, es produeix en el sentit invers a les curvatures anteriors (convex cap avall i còncau cap amunt).
Aquestes corbes estan presents en molts dels animals vertebrats, i són molt evidents sobretot en mamífers (molt visibles en humans).
En  la  imatge  apareix  una  visió  del  tub  neural  en  la  seva  part  encefàlica,  on  s’hi  veuen   els dos grans territoris expressant o bé Otx2 o bé Gbx2 (que  estan  presents  des  de  l’estadi  de placa neural). En gran territori que expressa Otx2 hi ha la zona que donarà lloc al mesencèfal, també la que donarà lloc al prosencèfal,   però   ja   s’hi   comencen a diferenciar altres regions (subdivisions, que s’explicaran   en   detall   més   endavant).   És   interessant fixar-se en que existeix un límit net entre les dues zones que expressen cadascun dels gens.
Quan es produeix una mutació i falta Gbx2, o be aquest està mutat i falla la funció del mateix, no es formen les zones corresponents. A més, en condicions normals, en la zona limítrof entre els dos grans territoris   apareix   l’anomenat   organitzador ístmic (en   la   zona   de   l’istme,   en   la   separació), que tindrà una influència important en el que es forma davant i el que es forma darrere. Si existeix aquesta mutació  de  Gbx2,  la  zona  que  està  sota  l’efecte  de   l’organitzador   ístmic   tampoc   es   formarà.   El   mateix   succeirà   si   s’elimina   la   funció   de   Otx2.
En  relació  amb  l’explicat  cal  remarcar  dues  qüestions: - Importància dels gens per especificar regions.   Algun   d’aquests gens són en realitat  gens  “mestre”,  de  manera  que  si  desapareix  el  gen,  desapareix  la  zona,  i   inclús pot tenir conseqüències sobre zones veïnes (organitzador ístmic).
- Alguns dels gens no estan només en el tub neural sinó que també s’expressen   en   les   zones mesodèrmiques, o inclús endodèrmiques, que estan sota el SN. Així doncs, la influència serà també sobre altres parts dels teixits, i no només sobre el tub neural.
Lligat amb aquest punt, es poden produir efectes com: eliminant un dels gens, per exemple Lim1 (que   interacciona   amb   Otx2   i   s’expressa   en   la   zona   de   l’endoderma   més   rostral   i   el   meso-endoderma més rostral), desapareix una zona sencera del cos; en aquest cas desapareix tota la zona   més   rostral   de   l’encèfal   (inclou el que seria el prosencèfal i el mesencèfal). A més, també té efecte sobre les parts   contigües,   per   l’absència   de  l’organitzador  ístmic.   En la imatge es mostra un ratolí normal (sense mutació), i dos ratolins afectats per diversos graus de mutació.
Quan s’elimina  Otx2 succeeix  un  fet  similar  al  que  s’acaba  de  descriure.  Si  s’analitzen   heterozigots per Otx2 (en ratolins), depenent de la mutació existeix una gamma   d’efectes,   des   de   més   severs   (on   falta tota la part més rostral del cap) fins a menys (falten els ulls, falta part de la mandíbula, etc.).
Aquestes mutacions, si es produeixen de manera homozigòtica en humans, no són viables i provoquen avortaments espontanis. Existeixen, però, mutacions més subtils que afecten a parts de la funció del gen,  i  d’aquesta  sí  que  existeixen  descripcions  (articles  publicats)  en  les  que  s’associen   mutacions de Otx2 a malformacions congènites que afecten per exemple als ulls, síndromes de microftàlmia, anoftàlmia (no es formen els ulls), combinat amb defectes a nivell de la hipòfisi (part de la qual es forma a nivell més anterior del tub neural), etc.
- Subdivisió de  l’encèfal  en  l’eix  rostre-caudal: Les tres vesícules primàries del tub neural es segueixen subdividint   en   l’eix   rostre-caudal   degut   a   l’aparició   d’organitzadors   secundaris   (ja   sigui   en   el   propi   teixit   o   en   els   límits   d’aquest),   els   quals   comencen   a   expressar   proteïnes   senyalitzadores (tipus FGF8   o   d’altres   proteïnes   morfogenètiques).     D’aquesta   manera,   es   divideix   primer   en   4   segments i després en 6.
En   la   imatge   s’observa   el   cervell   en   desenvolupament,   i   s’observa   com   en   la   zona   limítrof (entre la regió que expressa Otx2 i la que expressa Gbx2) apareix l’organitzador   ístmic o IsO (és un organitzador   secundari),   on   s’expressen   proteïnes morfogenètiques que inclouen el   FGF8.   En   l’extrem   més   rostral   del   tub   existeix un organitzador anterior anomenat ANR (cresta neural anterior), el qual també comença a expressar FGF8, entre  d’altres  proteïnes  senyalitzadores.   També apareix enmig una espècie d’espiga (marcada en color blau) de Shh; en les part més caudals està expressada exclusivament en la placa del terra, però més rostralment (al passar la zona   ístmica)   s’expressa   també   en   la   part   basal.   Sembla   però,   que   en   aquest  nivell  particular  hi  ha  una  desregulació  entre  l’eix  dorso-ventral, amb aquesta espècie d’espiga d’expressió   de   Shh,   de   manera que des de tots els organitzadors s’emeten  senyals  que  difonen cap endavant i cap enrere, provocant un determinat efecte sobre els territoris veïns i el desenvolupament  de  les  zones,  que  s’aniran   subdividint en conseqüència.
Els senyals dels organitzadors anterior (zona limitans)  i  ístmic,  entre  d’altres,  es sumen als emesos pels organitzadors secundaris. Com ja es va dir, existeixen senyals contraposades, dorsalitzants i ventralitzants, que sumades a les altes emeses provoquen que el tub neural quedi finalment dividit tant en   l’eix   rostre-caudal   com   en   l’eix dorsoventral.
Imatge que representa el que segueix succeint,  a  nivell  de  l’encèfal,  a  partir  de  les  3   vesícules primàries, les quals es divideixen primer en proto-segments, i després cadascun  d’aquests  es  divideix  en  segments.
Per fer-ho més senzill,   en   l’esquema   es   mostra cadascuna de les vesícules amb els proto-segments que deriven de cadascuna (alguna no produeix proto-segments), així com  els  segments  que  s’originen  a  partir  de  cada  proto-segment.
Així doncs, les divisions bàsiques que ocorren són: - Prosencèfal. Es divideix en dos proto-segments: - Diencèfal, més caudalment - Prosencèfal secundari, més rostralment.
Aquests es divideixen al seu torn en segments o neuròmers, els quals en el cas del  prosencèfal  s’anomenen  prosòmers. Així doncs: - Diencèfal. Es divideix en tres prosòmers.
- Prosencèfal secundari. Es divideix en dos prosòmers.
- Mesencèfal. Es divideix directament en dos mesòmers (no passa per la fase de proto-segments).
- Romboencèfal. Es divideix primer en quatre proto-segments: - Pre-pontí.   Zona   relacionada   amb   l’istme   i   que   donarà   lloc   a   la   zona   istme-cerebel·losa.
- Ponti. Zona ubicada a nivell del pont.
- Ponto-medul·lar.
- Medul·lar o bulbar.
Cadascun  d’aquests  proto-segments produirà una sèrie de segments, que en el cas  del  romboencèfal  s’anomenen  rombòmers: - Pre-pontí. Es divideix en tres rombòmers.
- Ponti. Es divideix en dos rombòmers.
- Ponto-medul·lar. Es divideix en cinc rombòmers.
- Medul·lar o bulbar. Es divideix en onze rombòmers.
Fixar-se que la zona del prosencèfal, que produeix dos proto-segments (diencèfal en color groc i prosencèfal secundari en vermell i més rostral). Després el diencèfal es divideix en tres prosòmers, numerats de caudal a rostral; mentre que el prosencèfal secundari es divideix en dos,  els  quals  han  tingut  diversos  noms,  però  actualment  se’ls   anomena com a terminal (el més rostral) i peduncular (el  més  caudal).  Se’ls  numera,   de rostral a caudal com a 2 i 1. Alguns autors els anomenen també prosòmer hipotalàmic 2 (el més rostral) i prosòmer hipotalàmic 1 (el  més  caudal).  Se’ls  anomena   hipotalàmics perquè donaran lloc a dues parts diferents hipotalàmiques. Cal fixar-se també que en la seva part més dorsal es produeix la vesícula telencefàlica la major part de la qual deriva del prosòmer peduncular (o hipotalàmic 1). Per tant, el prosòmer peduncular donarà lloc a part   de   l’hipotàlem a nivell ventral i a bona part de la vesícula telencefàlica a nivell dorsal (excepte una regió: la regió preòptica, que és la part més dorsal del prosòmer més rostral o hipotalàmic 2).
Tot   això   descrit   correspon   a   la   versió   més   recent   i   actualitzada   de   l’organització   i   estructuració  d’aquesta  part  de  l’encèfal  (treball  realitzat  per  Pueyes).
S’observen   les   diferents   fases   de   les   divisions,   ja   explicades.   La   medul·la espinal es divideix també en segments, i els segments   espinals   s’anomenen   mielomers, els quals estan relacionats amb les diferents divisions segmentàries que hi ha a nivell de la medul·la espinal (en   cadascuna   d’elles   hi   ha   un   nervi   espinal concret, encarregat de rebre la sensibilitat i innervar la part motora d’una  regió  del  cos).
Es   mostra   a   continuació   el   cervell   d’un   rosegador,   amb   les   seves   diferents   divisions,   però   és   comparable   a   l’humà   ja   que   aquestes   es   corresponen   amb   les   divisions   bàsiques que hi ha en el cervell de tots els vertebrats.
Els rombòmers estan representats en color blau, el mesencèfal amb els dos mesòmers apareix en color verd (els col·lículs superior i inferior estan en la part més dorsal del mesencèfal); més endavant apareixen en color groc els tres prosòmers diencefàlics, i per davant, els prosòmers més rostrals (el 1 o peduncular és el més caudal  i  el  2  o  terminal  es  més  rostral).  Com  ja  s’ha  dit,  es  pot  veure  que  quasi  tot  el   telencèfal es produeix des del prosòmer peduncular (caudal), mentre que la zona preòptica (telencefàlica) deriva de la part més dorsal del prosòmer terminal. Aquest prosòmer terminal és també el que produeix la neurohipòfisi (l’adenohipòfisi  té  origen   ectodèrmic, tot i que és un ectoderma de fora del tub neural).
La visió que es té actualment, sobretot del prosencèfal, ha variat molt durant els últims anys, i es comença a incorporar el model prosomèric proposat per Puelles.
Sembla que, de moment, és el model que   més   s’aproxima   a   la   realitat   pel   que fa a les divisions bàsiques de l’encèfal.   Segons aquesta visió la vesícula prosencefàlica es divideix en un diencèfal caudalment, que dóna lloc als prosòmers 1, 2 i 3, i aquests tindran una part alar i una part basal cadascun (la línia discontinua que apareix indica el límit alar-basal). Cal esmentar que cadascun dels segments tindrà placa del terra, placa basal, placa alar i placa del sostre; de manera que de cadascuna de les divisions es produeixen zones concretes. Per exemple: - A nivell del prosòmer alar 1 hi ha la regió pre-tectal.
- A nivell del prosòmer alar 2 hi ha el tàlem complet. En la seva part més dorsal hi ha la zona de l’epitàlem.
- A nivell del prosòmer alar 3 hi ha la zona del pre-tàlem o tàlem ventral.
Cadascun   d’aquests   prosòmers   té, a més, les seves corresponents parts tegmentals, que inclouen diferents subdivisions (no s’entrarà  en  detall).   Més rostralment, hi ha dos prosòmers, derivats del prosencèfal secundari i el qual està sota la influència de la placa precordal, de manera que té   característiques   especials   degut   a   les   senyals   que   emanen   des   d’aquí.   Aquest   prosencèfal secundari donarà lloc: - Ventralment a l’hipotàlem, el qual tindrà també una part basal i una part alar.
- Lateralment produirà dues evaginacions que són les vesícules òptiques, les quals  produeixen  la  part  nerviosa  de  l’ull  (retina,  etc.).  Aquestes  vesícules  són   derivats alars.
- Dorsalment produeix el telencèfal, el qual experimenta un gran creixement cap   amunt,   cap   enrere   i   cap   els   costats;   d’aquesta   manera,   en el telencèfal adult,  moltes  de  les  divisions  que  s’observen  durant  el  desenvolupament  no  es   veuen.
El cerebel es produeix principalment des de la part alar del rombòmer 1, amb contribucions  de  l’istme  i  del  rombòmer  2.  La  zona  anomenada  istme-cerebel produirà més  amunt  el  cerebel.  Amb  el  creixement  del  telencèfal,  aquest  s’acabarà  tocant  amb   el cerebel, i pels costats acabarà cobrint gran part del que és el pont.
D’aquesta   manera,   si   es   realitzen   diversos   talls   durant   el   desenvolupament,   les   divisions bàsiques, tot i ser-hi, queden amagades pel creixement del telencèfal.
...

Comprar Previsualizar