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Neurulação, Morfogênese e Histogênese do Sistema Nervoso Prof. João Paulo Longo Destinos Teciduais link Destinos Celulares e Teciduais do Ectoderma O processo pelo qual o embrião forma o tubo neural, o rudimento do sistema nervoso central, é chamado neurulação, e um embrião sofrendo essas transformações é chamado nêurula. Neurulação Primária Secundária Neurulação Primária - formação de um tubo oco; Neurulação Secudária - cordão de células que se torna oco. O tipo de neurulação depende da classe de vertebrado (espécie- específica), podendo ocorrer as duas em um mesmo animal. Neurulação Primária Nessa etapa, o cordo- mesoderma dorsal induz o ectoderma dorsal a formar um tubo neural oco, que se estende na região dorsal do embrião. Three views of neurulation in an amphibian embryo Neurulação Ectoderma Células da Crista Neural Tubo Neural Neurulação Primária Formação da Placa Neural Modelagem da Placa Neural Invaginação e Dobramento Fechamento do Tubo Neural Formação da Placa Neural Até 50% do ectoderma pode estar incluído na placa neural Modelagem da Placa Neural Notocorda induz a transformação do ectoderma dorsal Epitélio cúbico simples epitélio cilíndrico simples Alterações no perfil de expressão gênica também são observados Neurulação Placa neural Proliferação mudança na forma. Modelagem da Placa Neural Forças intrínsecas e extrínsecas da placa neural favorecem o movimento de migração e dobramento. Ao se tornarem mais colunares, a placa neural se torna mais estreita. No ponto médio da placa neural se diferenciam células que se “ancoram” às células da notocorda adjacente, sendo chamadas de MHP (midle hinge point – ponto de articulação mediano). Modelagem e Dobramento da Placa Neural Expressão diferencial de moléculas de adesão influenciam de maneira determinante o posicionamento celular durante o desenvolvimento Sub-tipos de Caderinas durante o desenvolvimento Invaginação e Dobramento Células MHP, localizadas na porção central da placa neural se “ancoram” com células da notocorda para promoverem o dobramento da placa neural. As células MHP se “modelam” em células com formato de cunha. Lateralmente, nas bordas da placa neural, células em formato de cunha também se diferenciam (DHLP - dorsolateral hinge points). Modelagem e Dobramento da Placa Neural Setas – células da notocorda da codorna Invaginação e Dobramento Invaginação Forças Intrínsecas Forças Extrínsecas Estreitamento da Placa (células cilíndricas); Expressão de moléculas de adesão; Ancoragem de MHP às células notocordais. Proliferação do Ectoderma Adjacente Fechamento do Tubo Neural Sulco Neural Pregas Neurais Tubo Neural Células da Crista Neural O Fechamento do Tubo Neural não é contínuo Embrião de Galinha O Fechamento do Tubo Neural não é contínuo O Fechamento do Tubo Neural não é contínuo Link Xenopus Link Chick Embryo Link Chick Embryo Neuróporo Anterior e Neuróporo Posterior Neuróporo Anterior e Neuróporo Posterior Falha no Fechamento Anterior – Anencefalia. Degeneração do tecido nervoso em formação ao líquido aminiótico; Falha no Fechamento Posterior – Espinha Bífida. 1/500 nascimentos Humanos O Fechamento do Tubo Neural Expressão de N-caderina experimentalmente iduzida em metada de um embrião de Xenopus Receptores de Ácido Fólico são expressos no fechamento do tubo neural Foi estimado que 50% dos defeitos de fechamento do tubo neural poderiam ser evitados pela suplementação com ácido fólico (Vitamina B9) Neurulação Secundária Porções posteriores de embrião de galinha Acúmulo de células mesenquimais, provenientes do ectoderma presuntivo. Esse acúmulo celular ocorre abaixo do ectoderma, próximo as regiões centro-dorsais. Esse cordão de células inicia um processo de cavitação em partes que confluem com o desenvolvimento formando o tubo neural. Polarização Dorso-Ventral Dorsal Ventral O padrão dorsal é induzido pelo ectoderma subjacente e o padrão ventral é induzido pela notocorda Gradientes TGF-β (dorsais) e Sonic Hedgehog (ventrais) Indução Experimental Gradientes de Concentração de Sonic Hedgehog A partir da formação do tubo neural, diferentes níveis de cavidades, vão se formar. Expansões na luz do tubo neural são comuns. Vesículas Cerebrais Primárias Vesículas Cerebrais Primárias Vesículas Ópticas são formadas ao fechamento do tubo neural posterior Células do Tubo Neural O tubo neural é composto por células neuro-epiteliais que vão gerar as células ependimárias, neuronais e as células da glia. Esse neuroepitélio é organizado como um tecido pseudo-estratificado. Ependimárias Células Neuronais Células da Glia Precursores do tecido nervoso estão no canal ependimário Neuroepitélio do Tubo Neural Neurônios em diferenciação gerados por divisão assimétrica Luz do Tubo Neural Formação da Medula Espinhal Internamente Massa Cinzenta, Externamente Massa Branca No encéfalo, os neuroblastos migram pela substância branca para se “alojarem” em regiões periféricas para formarem núcleos compostos por neurônios diferenciados Córtex de Cerebelo Migração Neuronal ocorre “apoiada” em células da Glia Células da Crista Neural
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