boekenplank

sluiting van de neurale buis

de neurale buis sluit wanneer de gepaarde neurale plooien aan de dorsale middellijn worden samengebracht. De plooien hechten aan elkaar en de cellen van de twee plooien samenvoegen. Bij sommige soorten vormen de cellen bij deze verbinding de neurale kamcellen. Bij vogels migreren de cellen van de neurale kam pas uit het dorsale gebied nadat de neurale buis op die plaats is gesloten. Bij zoogdieren migreren de craniale neurale kamcellen (die gezichtsstructuren en halsstructuren vormen), terwijl de neurale plooien zich verheffen (d.w.z. voorafgaand aan het sluiten van de neurale buis), terwijl in het ruggenmerggebied de cellen wachten tot sluiting heeft plaatsgevonden (Nichols 1981; Erickson and Weston 1983).

de sluiting van de neurale buis treedt niet gelijktijdig op in het hele ectoderm. Dit wordt het best gezien in die gewervelde dieren (zoals vogels en zoogdieren) wiens lichaam as is verlengd voorafgaand aan neurulatie. Figuur 12.5 toont neurulatie in een 24-uurs kuiken embryo. De neurulatie in het cephalische (kop) gebied is goed gevorderd, terwijl het caudale (staart) gebied van het embryo nog gastrulatie ondergaat. Regionalisatie van de neurale buis komt ook voor als gevolg van veranderingen in de vorm van de buis. In het cephalische uiteinde (waar de hersenen zich zullen vormen) is de wand van de buis breed en dik. Hier definiëren een reeks zwellingen en vernauwing de verschillende hersencompartimenten. Caudal aan het hoofdgebied, echter, de neurale buis blijft een eenvoudige buis die af naar de staart. De twee open uiteinden van de neurale buis worden de anterior neuropore en de posterior neuropore genoemd.

figuur 12.5

Stereogram van een 24-uurs kuikenembryo. Cephalic porties eindigen neurulatie terwijl de caudale porties nog steeds gastrulatie ondergaan. (Uit Patten 1971; na Huettner 1949.)

in tegenstelling tot neurulatie bij kuikens (waarbij neurale buissluiting wordt geïnitieerd op het niveau van de toekomstige middenhersenen en in beide richtingen “omhoog ritsen”), wordt neurale buissluiting bij zoogdieren geïnitieerd op verschillende plaatsen langs de anterior-posterior as (Golden and Chernoff 1993; van Allen et al. 1993). Verschillende neurale buisdefecten worden veroorzaakt wanneer verschillende delen van de neurale buis niet sluiten (figuur 12.6). Het niet sluiten van de menselijke posterieure neurale buisgebieden op dag 27 (of de daaropvolgende breuk van de posterieure neuropore kort daarna) resulteert in een aandoening genaamd spina bifida, waarvan de ernst afhangt van hoeveel van het ruggenmerg blijft blootgesteld. Het niet sluiten van de voorste neurale buisgebieden resulteert in een dodelijke aandoening, anencefalie. Hier blijft de voorhersenen in contact met het vruchtwater en degenereert vervolgens. Foetale voorbrein ontwikkeling stopt, en de kluis van de schedel niet te vormen. Het falen van de hele neurale buis om te sluiten over de hele lichaam as heet craniorachischisis. Collectief, neurale buisdefecten zijn niet zeldzaam bij mensen, zoals ze worden gezien in ongeveer 1 op elke 500 levendgeborenen. Neurale buissluiting gebreken kunnen vaak worden gedetecteerd tijdens de zwangerschap door verschillende fysieke en chemische tests.

figuur 12.6

Neurulatie in het menselijke embryo. A) dorsale en transversale delen van een menselijk embryo van 22 dagen die de neurulatie in gang zetten. Zowel anterieure als posterieure neuroporen staan open voor het vruchtwater. (B) dorsaal zicht van een neurulerend menselijk embryo een dag later. Meer…)

menselijke neurale buissluiting vereist een complex samenspel tussen genetische en omgevingsfactoren. Bepaalde genen, zoals Pax3, sonische Egel, en openbrain, zijn essentieel voor de vorming van de zoogdier neurale buis, maar voedingsfactoren, zoals cholesterol en foliumzuur, lijken ook kritisch te zijn. Er is geschat dat 50% van de menselijke neurale buisdefecten kunnen worden voorkomen door een zwangere vrouw die supplementair foliumzuur (vitamine B12) gebruikt, en de U. S. Public Health Service beveelt aan dat alle vrouwen in de vruchtbare leeftijd dagelijks 0,4 mg folaat nemen om het risico op neurale buisdefecten tijdens de zwangerschap te verminderen (Milunsky et al. 1989; Czeizel and Dudas 1992; Centers for Disease Control 1992).

de neurale buis vormt uiteindelijk een gesloten cilinder die scheidt van het oppervlakte-ectoderm. Deze scheiding wordt verondersteld om door de uitdrukking van verschillende molecules van de celadhesie te worden bemiddeld. Hoewel de cellen die de neurale buis oorspronkelijk e-cadherin zullen worden, stoppen zij het produceren van deze proteã ne als de neurale buis vormt, en in plaats daarvan synthetiseren n-cadherin en n-CAM (figuur 12.7). Hierdoor hechten het oppervlakte-ectoderm en de neurale buisweefsels niet meer aan elkaar. Als het oppervlakte-ectoderm experimenteel wordt gemaakt om N-cadherin uit te drukken (door N-cadherin mRNA in één cel van een 2-cel Xenopus embryo te injecteren), wordt de scheiding van de neurale buis van de veronderstelde epidermis dramatisch belemmerd (Detrick et al. 1990; Fujimori et al. 1990).

figuur 12.7

expressie van n-cadherine en e-cadherine adhesieproteïnen tijdens neurulatie in Xenopus. A) normale ontwikkeling. In het neurale plaatstadium, wordt N-cadherin gezien in de neurale plaat, terwijl E-cadherin op de veronderstelde epidermis wordt gezien. Uiteindelijk, de (meer…)