Neurulacija

Neurulacija je proces u embrionskom razvoju kičmenjaka, u kojem se nervna ploča, nakon savijanja, zatvara u nervnu cijev,^[1] Ovaj stadij razvoja embriona označva se kao neurula. Proces počinje kada notohord inducira formiranje centralnog nervnog sistema (CNS) signalizacijom ektodermske klice kada se iznad njega formira gusta i ravna nervna ploča. Ta ploča se savija prema gore, tako da se naknadnim uvijanjem prema uzdužnoj osi formira nervna cijev, koji će se kasnije diferencirati u kičmenu moždinu i mozak, koji na kraju čine centralni nervni sistem.^[2]^[3]^[4]

Neurulacija

Transverzalni presjeci koji prikazuju progresiju od nervne ploče do nervnog žlijeba
Dani
Prekursor	Nervna ploča
Razvojem postaje	Nervna cijev

Različiti dijelovi neuralne cijevi obliku dva različita procesa, pod nazivom primarna i sekundarna neurulacija, u različitim vrstama.

U primarnoj neurulaciji, neuralna ploča se nabira unutra do ivice tako da brhovi dviju krivina dolaze u kontakt da bi ztvorile cijev.
U skundarnoj neurulaciji, potpuno se oblikuje cijev sa kanalom, od unutrašnjosti čvrstog prethodnika – nervne ploče.^[5]

Primarna neurulacija

Poprečni presjek embriona kičmenjaka u stadiju neurule

Indukcija

Primarni neurulation javlja se kao odgovor na rastvorljivi faktor rasta kojega luči notohord. Različiti signali induciraju ektodermalne ćelije su inducirane da formiraju neuroektoderm . Ektoderm šalje i prima signale morfogenog proteina kosti 4 (BMP4), a ćelije koje primaju signal BMP4 se razviju u epidermu. Za formiranje neuralne ploče potrebni su inhibitorni signali hordina, nogina i folistatin a. Ovi inhibitorne signale stvara i emitira Hans Spemannov organizator. Ćelije koje ne primaju BMP4 signalizaciju zbog efekata inhibicije signala, razvijaju se u prednje neuroektodermske ćelije neuralne ploče. Ćelije koje primaju faktor rasta fibroblasta (FGF) pored inhibitorni signala, formiraju ćelije zadnje nervne ploče.^[6]^[7]^[8]

Promjena oblika

Ćelije nervne ploče dobijaju signale da postanu visoke kolumnarne i mogu se identificirati pod mikroskopom, za razliku od okolnih iz epiblastnog ektoderma. Ćelije kreću bočno i daleko od centralne osi , mijenjajući se u oblik skraćene piramide. Ovaj oblik se postiže preko tubulina i aktina, u apikalnom dijelu ćelija koje se sužavaju dok se kreću. Varijacija oblika je djelomično određena lokacijom jedra unutar ćelije, uzrokujući ispupčenja u područjima zbog kojih se mijenjaju oblik i visina ćelija. Ovaj proces je poznat kao apikalno sužavanje.

Uvijanje

Proces savijanja nervne ploče i zatvaranja u cilindričnu nervnu cijev zove se primarna neurulacija. Kao rezultat toga, ćelije mijenjaju oblik, a neurvna ploča pravi medijali šav ili šarku. Širenje epiderme pravi pritisak na MHP i izaziva savijanje nervne ploče, što stvara nervni čvor, a zatim primitivni nervni žlijeb. Nervni nabori formiraju dorzolateralni šav (DLHP) i pritišču ih, uzrokujući da se ploča savija da se nabori sastanu na leđnoj liniji. Fuzija zahtijeva regulaciju molekulama ćelijskee adhezije. Neuroploča se prebacuje iz ispoljavanja E-kaderina na N-kaderin i N-CAM, da se međusobno prepoznaju kao isto tkivo i zatvore cijev. Ova promjena u ispoljavanju kaderina zaustavlja vezivanje nevnene cijevi u epidermu.

U razvoju nervne cijevi, važnu ulogu ima notohord. Prije neurulacije, tokom migracije epiblastnih endodermnih ćelija prema hipoblastnom endodermu, notohordni proces otvara luk zvani notohordna ploča i prilaže prekrivajući neuroepitel nervne ploče. Notohordna ploča potom služi kao sidro za nervnu ploču i gura njene dvije ivice prema gore. zadržavajući srednji dio usidren. Neke od notohodnih ćelija ostaju uključene u odjeljak nervne ploče za kasnije formiranje podne ploče nervne cijevi. Notochordna ploča se odvaja i formira čvrsti notohord.

Sklapanje i zatvaranje nervne cijevi u stvarnu cijev ne teče odjednom. Umjesto toga, on počinje otprilike na nivou četvrtog segmenta u Carnegie fazi 9 (kod ljudi, oko 20. dana embrionskog života). Bočne ivice nervne ploče se dodiruju u uzdužnoj leđnoj liniji i udruže. Od toga nastaju lobanja (prema glavi) i kaudalni dio (prema repu). Otvori koji se formiraju na kranijalnoj i kaudalnoj regije se nazvaju kranijalne i kaudalne neuropore. U embrionu čovjeka, kranijalne neuropore se zatvara približno 24. dana, a kaudalne 28. Odsustvo kranijalnih (prednjih) i kaudalnih (zadnjih) neuropora rezultira zatvaranje koje uvjetuje snomalije pod nazivom anencefalija i spina bifida, odnosno. Osim toga, neuspjeh u zatvaranju neuralne cijevi cijelom dužinom rezultata pojavom tijela u stanje koje se naziva rahišiza (rahishizis).^[9]^[10]

Ispoljavanje

Transverzalni presjek nervne cijevi pokazuje podnu i krovnu ploču

Nakon zvučnog ježa (SHH). signalizacija iz notohorda izaziva formiranje podne ploče u početnom dijelu nervne cijevi i luči SHH. Nakon zatvaranja, neuralna cijev formira baznu ili podnu ploču i krovnu ili alarnu, kao odgovor na kombinirane efekte SHH i drugih faktora, uključujući i BMP4 kojefg luči krovna ploča. Bazni dio ploče čini glavninu ventralnog dijela nervnog sistema, uključujući i motorni dio kičmene moždine i mozak. Alarna ploča čini leđnu porciju, koja je uglavnom posvećena senzornoj obradi.

Leđna epiderma ispoljava lučenje BMP4 i BMP7. Krovna ploča neuralne cijevi odgovara na one signale koji više ispoljavaju BMP4 i drugi faktor rasta beta transformacije (TGF-β). To su signali za formiranje dorzoventralnog gradijenta neuralne cijevi, pri čemu notohord luči SHH. Podna ploča je odgovarna za proizvodnju Psst vlastitog SHH i formiranje gradijenta. Ovi gradijenti omogućavaju diferencijalno ispoljavanje faktora trankripcije.^[11]^[11]

Kompleksnosti modela

U stvarnosti, zatvaranje nervne cijevi još uvijek nije u potpunosti skvaćemo i još uvijek se proučava. Pojednostavljeni model zatvaranja u jednom koraku, kranijalno i kaudalno, ne objašnjava relativno visoku učestalost defekata nervne cijevi. Predložene teorije uključuju da se zatvaranje neuralne cijevi odvija po regijama, a ne u potpunosti linearno.

Sekundarna neurulacija

U srednjoj neurulaciji, nervnih ektoderm i neke ćelije iz endoderma čine medijalnu vrpcu. Ona se kondenzira, pa razdvaja, a zatim formira šupljine. Ove šupljine se onda spoje u jednu cijev. Sekundarna neurulacija se javlja u zadnjem odjeljku većine životinja, ali je bolje izražena kod ptica. Cijevi iz primarne i sekundarne neurulacije, na kraju se povežu.^[12]

Rani razvoj mozga

Prednji segmenta neuralne cijevi oblikuje tri glavna dijela mozga: prednji mozak, srednji mozak i zadnji mozak. Formiranje ove strukture počinje s debljanjem nervne cijevi koje je određeno Hox genom. Za povećanje pritiska tečnosti koriste se Ionske pumpe pa se unutar cijevi stvara izbočina. Blokada između mozga i kičmene moždine sprečava da akumulirana tečnosti iscuri. Ovi dijelovi mozga se dalje dijele u podregije. Zadnji mozak se dijeli u različite segmente naziva rombomere. Ćelije nervnog grebena formiraju ganglije, iznad svake rombomere. Neuralna cijev postaje klicin neuroepitel i tokom razvoja mozga služi kao izvor novih neurona. Mozak se razvija u smjeru iznutra-van.

Nenervno ektodermno tkivo

Paraaksijalni mezoderm okružuje notohord u dijelovima i iz koje se razvijaju somiti, budući mišići i kosti, a sudjeluju i u formiranju ekstremiteta kičmenjaka.

Ćelije nervnog grebana

Masa tkiva zvana nervni greben koje se nalaze na samim rubovima bočnih ploča za sklapanje neuralne cijevi, odvajaju se od neuralne cijevi i migriraju da postanu različite, ali važne ćelijenervne cijevi.

Ćelije nervnog grebena migriraju kroz embrion i formiraji nekoliko nakupina, uključujući pigmentne ćelije i ćelije perifernog nervnog sistema

Defekti nervne cijevi

Zatvaranje neuralne cijevi se javlja u sredini, a onda kreće ka njenom leđnom i trbušnom dijelu. Nezatvaranje gornjeg dijela neuralne cijevi rezultatira pojvom anencefalije, stanja koje je obilježeno degeneracijom prednjeg mozga i lobanje, što je uvijek fatalno. Nezatvaranje donjeg šava cijevi je poznato kao spina bifida, koja u se svom najtežem oblik ispoljava kao odsustvo nervne ploče (termin bifida potiče od latinskog, a znači pukotina u dva dijela '). Manje teške oblike označava nedostatak moždanih ovojnica i pršljenova koji prekrivaju zadnji dio kičmene moždine.

Spina bifida može dovesti do paralize ispod pogođene regije kičmene moždine. Za kretanje, pogođenim osobama mogu biti potrebne štake ili kolica, a mogu također patiti i od nedostatka kontrole pražnjenja bešike i crijeva. Defekti neuralne cijevi su među najčešćim među onemogućavajućim urođenim mhanama, a javlja u otprilike 1/500 živorođenih.^[13]

Također pogledajte

Reference

^ Larsen WJ. Human Embryology. Third ed. 2001.P 86.ISBN0-443-06583-7
^ Gilbert S. F. (2010): Developmental biology, 9th Ed. Sinauer Associates, ISBN 978-0-87893-558-1.
^ Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-16-8 pogrešan ISBN.
^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
^ "Chapter 14. Gastrulation and Neurulation". biology.kenyon.edu. Pristupljeno 2. 2. 2016.
^ Harrison L. G. (2011): The shaping of life: The generation of biological pattern. Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-55350-6; http://books.google.com/books?id=-IPG-vg7Pr8C.
^ Warrell D. A., Cox T. M., Firth J. D. (2010): The Oxford Textbook of Medicine Arhivirano 21. 3. 2012. na Wayback Machine (5th ed.). Oxford University Press
^ Noble J. (1987): Textbook of general medicine and primary care. Little Brown & Co, IS BN-13: 978-0316611503; ISBN 0316611506.
^ Youman's Neurological Surgery, H Richard Winn, 6th ed. Volume 1, p 81, 2011 Elsevier Saunders, Philadelphia, PA
^ Gilbert, SF (2000). "12: Formation of the Neural Tube". Developmental Biology (6 izd.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-243-6. Pristupljeno 30. 11. 2011.
^ ^a ^b Gilbert, SF (2013). "10: Emergence of the Ectoderm". Developmental Biology (10 izd.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-978-7. Pristupljeno 22. 3. 2015.
^ Shimokita, E; Takahashi, Y (april 2011). "Secondary neurulation: Fate-mapping and gene manipulation of the neural tube in tail bud". Development, growth & differentiation. 53 (3): 401–10. doi:10.1111/j.1440-169X.2011.01260.x. PMID 21492152.
^ Daley, Darrel. Formation of the Nervous System Arhivirano 3. 1. 2008. na Wayback Machine. Last accessed on Oct 29, 2007.

Vanjski linkovi

[1] Larsen WJ. Human Embryology. Third ed. 2001.P 86.ISBN0-443-06583-7

[2] Gilbert S. F. (2010): Developmental biology, 9th Ed. Sinauer Associates, ISBN 978-0-87893-558-1.

[3] Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-16-8 pogrešan ISBN.

[4] Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.

[5] "Chapter 14. Gastrulation and Neurulation". biology.kenyon.edu. Pristupljeno 2. 2. 2016.

[6] Harrison L. G. (2011): The shaping of life: The generation of biological pattern. Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-55350-6; http://books.google.com/books?id=-IPG-vg7Pr8C.

[7] Warrell D. A., Cox T. M., Firth J. D. (2010): The Oxford Textbook of Medicine Arhivirano 21. 3. 2012. na Wayback Machine (5th ed.). Oxford University Press

[8] Noble J. (1987): Textbook of general medicine and primary care. Little Brown & Co, IS BN-13: 978-0316611503; ISBN 0316611506.

[9] Youman's Neurological Surgery, H Richard Winn, 6th ed. Volume 1, p 81, 2011 Elsevier Saunders, Philadelphia, PA

[10] Gilbert, SF (2000). "12: Formation of the Neural Tube". Developmental Biology (6 izd.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-243-6. Pristupljeno 30. 11. 2011.

[Gilbert_2013-11] Gilbert, SF (2013). "10: Emergence of the Ectoderm". Developmental Biology (10 izd.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-978-7. Pristupljeno 22. 3. 2015.

[12] Shimokita, E; Takahashi, Y (april 2011). "Secondary neurulation: Fate-mapping and gene manipulation of the neural tube in tail bud". Development, growth & differentiation. 53 (3): 401–10. doi:10.1111/j.1440-169X.2011.01260.x. PMID 21492152.

[13] Daley, Darrel. Formation of the Nervous System Arhivirano 3. 1. 2008. na Wayback Machine. Last accessed on Oct 29, 2007.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]