Aula 5 - Neurulac¦ºa¦âo

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Aula 5 - Neurulação 
Prof. Dra. Lúcia Elvira Alvares
Departamento de Histologia e Embriologia 
Instituto de Biologia - UNICAMP
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Desenvolvimento humano inicial
 Derivados dos diferentes folhetos germinativos:
 Ectoderma: sistema nervoso + ectoderma de revestimento
 Mesoderma: ossos, músculos, sangue, celoma
 Endoderma: revestimento dos órgãos do sistema digestivo e respiratório
4ª Semana
Organogênese
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Embrião Humano após três semanas
Gastrulação 
 Formação dos três folhetos germinativos (ecto, meso e endo)
Deposição da notocorda 
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Neurulação 
 Definição: 
 Etapa do desenvolvimento embrionário em que é formada a placa neural e as pregas neurais, que vão gerar o tubo neural e as células da crista neural. 
Faz parte do processo de organogênese. No homem, a neurulação inicia-se na 3ª semana do desenvolvimento.
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Origem embriológica do SN 
Sistema Nervoso Central
Sistema Nervoso Periférico
Encéfalo
Medula espinhal
Neurônios sensoriais
(aferentes)
Neurônios motores
(eferentes)
Receptores sensoriais
Autônomos
Voluntários
(somáticos)
 Tubo Neural
Crista Neural
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Etapas da Neurulação 
 
 Indução neural
 Formação da placa neural (neuroectoderma)
Dobramento e fechamento do tubo neural
Fechamento dos neuróporos
Especificação e migração das células da crista neural.
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1. Indução Neural 
 Indução neural: processo pelo qual o ectoderma modifica-se para compor o ectoderma neural, que irá dar origem à placa neural 
 A notocorda exerce um importante papel neste processo, iniciando a fase do desenvolvimento embrionário conhecida como Neurulação
18 dias
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Anti-Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
Bmps
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A. Após a indução neural, células ectodérmicas dispostas sobre a notocorda alongam-se no eixo dorso-ventral para formar a placa neural
B. Há migração de células ectodérmicas para o centro do eixo antero-posterior, permitindo que a placa neural alonga-se
2. Formação da placa neural
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2. Formação da placa neural
Nódulo primitivo
Membrana bucofaríngea
Região do encéfalo
Região da medula nervosa
 A placa neural sofre especificação regional precocemente
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C. Células da placa neural modificam o seu formato, num processo dirigido por microtúbulos e filamentos de actina. 
 A placa neural é acoplada ao mesoderma, o que impede um dobramento para fora. Células do ectoderma alongam-se e puxam as extremidades da placa uma em direção a outra, formando o sulco neural
3. Dobramento e fechamento do tubo neural
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D. As extremidades do sulco neural encontram-se e se fundem, formando o tubo neural. Células da crista neural são liberadas.
3. Dobramento e fechamento do tubo neural
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3. Dobramento e fechamento do tubo neural
Placa neural
Pregas neurais
Tubo neural
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22 dias
Fig. 19.1 Moore & Persaud 
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4. Fechamento dos neuróporos 
Figs. 5.5 e 5.7 Langman
22 dias
23 dias
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4. Fechamento dos neuróporos 
Anterior
Posterior
25 dias
27 dias
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23 dias
24 dias
24 dias
Sagital
27 dias
Fig. 19.2 Moore & Persaud 
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Correlações clínicas 
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Defeitos do tubo neural (DTN)
 Causas: ambientais e genéticas (1:1500 nascimentos)
 Há um risco aumentado (50:1000) de recorrência de DNT caso a mãe já tenha tido uma criança afetada 
 A suplementação da dieta materna com ácido fólico (vitamina B9) antes e três meses após a concepção reduz a incidência de DTN
 Ácido valpróico aumenta chance de ocorrência de DTN
 Diagnóstico: alfa-fetoproteína; ultrasonografia
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Falha no fechamento do TN
Severidade da malformação depende do nível axial em que houve falha no fechamento
 Causa anencefalia e espinha bífica, conhecidos como defeitos do tubo neural (DTN)
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Feto com meroanencefalia ou anencefalia
Espinha bífida cística com meningomielocele
Anencefalia ou meroanencefalia
Ultra-sonografia 
Fig. 19.16 Moore & Persaud 
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Espinha bífida
Oculta
Meningocele
Meningomiecele
Mielosquise
Fig. 19.12 Moore & Persaud 
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Espinha bífida oculta
Espinha bífida cística com meningomielocele
Espinha bífida cística com mielosquise
Pacientes com espinha bífida
Fig. 19.13, 19.14 e 19.18 Moore & Persaud 
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Voltando à Neurulação... 
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Etapas da Neurulação 
 
 Indução neural
 Formação da placa neural (neuroectoderma)
Dobramento e fechamento do tubo neural
Fechamento dos neuróporos
Especificação e migração das células da crista neural
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5. Especificação e migração das células da crista neural
As células da CN ficam localizadas na região das pregas neurais, dispostas como um par de linhas dorsalmente. 
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As células da CN migram pelo embrião por rotas definidas
São pluripotentes, formando vários tipos diferentes de células
5. Especificação e migração das células da crista neural
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A Crista neural é pluripotente
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Crista Neural
Importante aquisição evolutiva. Apenas os vertebrados têm células da crista neural
Hall (2000) – Vertebrados seriam organismos quadriblásticos. O quarto folheto germinativo seria formado pelas células da crista neural
A crista neural origina importantes estruturas da cabeça, como os ossos e cartilagens da face, dentes e vários ossos do crânio.
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Visão geral da formação da crista neural
Figs. 19.2 Langman
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Término da Neurulação
Antes do final do primeiro mês de desenvolvimento, a Neurulação termina e traz para o embrião humano três importantes consequências: 
	(1) a formação do tubo neural, que origina o SNC (2) a formação da crista neural, que origina múltiplos tipos celulares
 (3) a formação da epiderme de revestimento, que recobre o tubo neural após o seu fechamento, bem como todo o embrião. 
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http://learningobjects.wesleyan.edu/neurulation/animation.php
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Após a fecundação, o zigoto entra em divisão mitótica, produzindo um conjunto de células ainda totalmente indiferenciadas, que recebe o nome de mórula (4º dia após a concepção). Este processo ocorre ao mesmo tempo em que o embrião percorre um longo trajeto pela trompa de Falópio até atingir a cavidade uterina. Ao atingir o útero, o embrião forma o blastocisto, composto por uma cavidade interna e por um conjunto de células dispostas em um dos pólos denominado MCI. Essas células constituem as células-tronco embrionárias, capazes de formar qualquer tecido do embrião. Externamente este conjunto de células é revestido pelo trofoblasto que origina exclusivamente membranas extra-embrionárias. Conforme o desenvolvimento progride a MCI forma um embrião biliminar composto de epiblasto e hipoblasto, que sobre gastrulação. Na 3ª semana de desenvolvimento, o embrião forma um disco achatado conhecido como disco embrionário que tem três camadas (ecto, meso e endoderma). 
O perídodo embrionário ou período da organogênese ocorre entre a 3a e a 8a semanas do desenvolvimento. Nesta fase, os folhetos germinativos diferenciam-se nos tecidos e órgãos que compõem o corpo humano. Ao final do período embrionário, os principais sistemas de órgãos já foram formados, tornando as características morfológicas do ser humano identificáveis já no final do segundo mês de gestação.
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Sistema Nervoso Central: encéfalo + medula espinhal
 Origem embriológica - Tubo neural
Sistema Nervoso Periférico: nervos cranianos e espinhais que ligam o encéfalo + medula espinhal às estruturas periféricas
Sistema Nervoso Autônomo: os glânglios inervam músculos lisos, músculo cardíaco e epitélios glândulares 
Origem embriológica - Crista neural
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Ao final da terceira semana do desenvolvimento, o ectoderma apresenta-se como uma estrutura em forma de disco, que é mais larga na região cefálica que na região caudal. 
O aparecimento da notocorda e do mesoderma pré-cordal, vistos por transparência neste slide, induz o ectoderma suprajacente a espessar-se
e a formar a placa neural. A notocorda se forma na extremidade cranial da linha primitiva, compondo uma longa estrutura em forma de bastão, de origem mesodérmica, que alonga-se ainda mais na região cranial. A notocorda marca o eixo A/P do embrião. Mais tarde, a coluna vertebral forma-se o redor da notocorda. Contudo, nesta fase, a notocorda envia sinais para o ectoderma suprajacente, promovendo a indução primária, que causa um espessamento do ectoderma e promove a formação da placa neural
As células da placa neural formam o neuroectoderma. A indução do ectoderma neural corresponde ao evento inicial do processo de Neurulação. 
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Indução neural
A indução neural ocorre pelo bloqueio de sinais BMP-4, uma molécula sinalizadora que pertence à família de fatores de crescimento TGF-beta e que tem por função ventralizar ectoderma e mesoderma. 
Assim, na presença de BMP-4, o ectoderma torna-se epiderme. Na região do organizador (nódulo de Hensen), na notocorda e no mesoderma pré-cordal são produzidas as moléculas noggin, folistatin e chordin que inativam a proteína BMP-4. Em consequência disto, o ectoderma suprajacente a estas estruturas diferencia-se em ectoderma neural, formando o neuroectoderma.
 
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Formação da placa neural
Após ter havido a indução neural, a placa neural que apresenta-se com o formato de um “chinelo”, gradualmente se expande em direção à linha primitiva. 
A placa neural corresponde ao primórdio celular diferenciado, distinto do ectoderma de revestimento adjacente, com células que darão origem a milhões de neurônios e células gliais, que já estão distribuídos com particularidade regional. 
Ao final da terceira semana, as bordas laterais da placa neural tornam-se elevadas para formar as dobras neurais e uma região central que forma as pregas neurais. 
Gradualmente as dobras neurais aproximam-se uma da outra na linha média onde elas fundem-se. 
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A fusão do tubo neural inicia-se na região cervical (altura do 5o somito) e progride simultaneamente nas regiões cranial e caudal. Como resultado, ocorre a formação do tubo neural. 
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Nesta figura nós temos representado um embrião humano de 22 dias. As pregas neurais já se fundiram no nível do quarto ao sexto somito, mas estão amplamente separadas em ambas as extremidades. 
Nos cortes transversais ao lado é mais fácil observada a organização da placa neural. 
D) Completamente aberta
E) TN quase fechado e 
F) TN fechado. É importante notar neste esquema que algumas células não foram incluídas no tubo neural e constituem as células da crista neural, que vão formar o SNP. 
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Embora ocorra fusão da placa neural, ela permanece aberta nas extremidades. Nestes locais, o canal neural (luz do tubo neural) comunica-se livremente com o líquido amniótico. 
Neuróporo rostral – fecha com 25 dias (18-20 somitos)
Neuróporo caudal – fecha com 27 dias (25 somitos)
Após o fechamento dos neuróporos a Neurulação está completa e o SNC é representado por uma estrutura tubular fechada com uma porção caudal mais estreita, a medula espinhal, e uma região cefálica mais dilatada, que é caracterizada dilatações que irão formar as vesículas cerebrais. 
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Nesta figura, nós temos representado em (A) um embrião de 23 dias, mostrando que as pregas neurais estão em fase adiantada de fusão, formando TN ao longo de quase todo o eixo A/P do embrião. Contudo, os neuróporos anterior e posterior ainda estão abertos. 
B) Embrião de 24 dias em vista lateral, mostrando a saliência do encefálo anterior e o fechamento do neuróporo anterior. 
C) Representação de um corte sagital do embrião em B, mostrando a comunicação transitória do canal neural com o a cavidade amniótica.
D) Vista lateral de um embrião de 27 dias, com os neuróporos mostrados em B fechados. 
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Não há dúvida de que além de fatores genéticos, fatores nutricionais e ambientais influenciam a ocorrência de DTN. 
Estudos demonstraram que o ácido fólico, quando tomado três meses antes e após a concepção reduz grandemente a chance de ocorrência de DTN. 
Certas drogas, como o anticonvulsivante ácido valpróico causa DTN em 1-2% das gravidezes quando tomado nas fases iniciais da gestação (até a quarta semana), fase em que está havendo o fusão das pregas neurais. 
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O processo de fechamento do TN é uma fase crítica da embriogênese. Os números indicam a sequência temporal de fechamento do TN e as setas a direção do fechamento. Estes sítios de fechamento do TN foram identificados com base em estudos em embriões de camundongo. 
Segundo esta teoria, os diversos tipos de defeitos de fechamento do TN surgiriam devido a uma falha em um ou mais destes sítios. Por exemplo, o não fechamento do sítio 2 dá origem ao feto anencéfalo. O do sítio 5 origina espinha bífida ou meningomielocele. Em algumas situações, vários sítios podem ser acometidos e originar defeitos mais graves e complexos. 
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Neste slide vocês observam um feto com anencefalia (ou meroanencefalia). A meroanencefalia é uma designação melhor para este tipo de anomalia congênita pois muitas vezes partes do encefálo estão presentes no feto. 
Este defeito foi detectado por ultra-sonografia com 18 semanas de gestação. 
Note a ausência de calvária e as órbitas grandes. 
Este tipo de anomalia congênita é letal. 
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A maioria das anomalias congênitas da ME resulta do fechamento defeituoso do TN durante a 4a semana do desenvolvimento. Estes defeitos afetam os tecidos situados sobre a ME: meninges, arcos vertebrais, músculos e pele.
 As anomalias envolvendo os arcos vertebrais recebem o nome de espinha bífida. Este termo denota a ausência de fusão dos arcos vertebrais no plano mediano, que é comum a todos os tipos de espinha bífida. 
As anomalias mais graves também envolvem a medula espinhal e as meninges. Nestes casos, há uma protusão da medula espinhal e/ou das meninges através do defeito dos arcos vertebrais. Estes casos de espinha bífida são chamados coletivamente de EPC pois apresentam um saco semelhante a um cisto associado a malformação dos arcos vertebrais. 
Figura: Tipos diferentes de espinha bífica. A) espinha bífica oculta B) Espinha bífica com meningocele c) Espinha bífica com meningomielocele D) espinha bífica com mielosquise. 
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EB oculta ocorre nas vértebras L5 ou S1 em cerca de 10% das pessoas de outro modo normais. Normalmente ela não produz sinais clínicos. 
Espinha bífica cistica correspondem aos tipos graves de espinha bífica, que apresentam protusão da medula espinha e/ou meninges através do defeito dos arcos vertebrais. Ocorre em cerca de 1: 1000 nascimentos. 
 A EBC mostra graus variáveis de comprometimento neurológico, dependendo da posição e extensão da lesão. Normalmente há perda da sensibilidade no dermátomo envolvido, juntamente com paralisia, completa ou parcial do músculo esquelético. 
Com as meningomieloceles afetando a região lombo-sacral é comum a paralisia dos esfinteres vesical e/ou anal. 
Há forte suspeita de EBC ou meroanecefalia quando os níveis da alfafetoproteina são muito elevados no fluído amniótico. A alfa-fetoproteína também pode estar elevada no soro do sangue materno. 
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Conforme as pregas neurais elevam-se e fundem-se, as células da borda lateral ou crista neural começam a se dissociar de seus vizinhos. Esta população de células sofrem uma transição epitélio-mesenquimal e deixam o neuroectoderma para migrar ativamente e infiltrar-se no mesoderma subjacente. 
Células da crista da região do tronco deixam as pregas neurais antes do fechamento do tubo neural e migram através de duas vias 
Uma via dorsal através da derme, onde elas vão entrar no ectoderma por meio de orifícios na lâmina basal para formar melanócitos na pele e folículos pilosos
Uma via ventral por meio da porção dorsal de cada somito para formar gânglios sensoriais, neurônios simpáticos e entéricos, células de Schwann e células da medula da adrenal. 
Células da crista também formam-se e migram a partir da região cranial, deixando o tubo neural antes do fechamento
desta região. Estas células contribuem para o esqueleto craniofacial, bem como para neurônios de gânglios craniais, células gliais e melanócitos. 
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As celulas da crista neural, dando origem a uma ampla variedade de tipos celulares diferentes, que icluem cartilagem na cabeça, células pigmentares na derme, células medulares da glândula adrenal, células gliais de Schwann e os neurônios do sistema periféricos e autônomos.
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