Bookshelf

Closure of the neural tube

cewa nerwowa zamyka się, gdy sparowane fałdy nerwowe są połączone na grzbietowej linii środkowej. Fałdy przylegają do siebie, a komórki z dwóch fałd łączą się. U niektórych gatunków komórki na tym skrzyżowaniu tworzą komórki grzebienia nerwowego. U ptaków komórki grzebienia nerwowego nie migrują z obszaru grzbietowego, dopóki rurka nerwowa nie zostanie zamknięta w tym miejscu. U ssaków jednak komórki grzebienia czaszkowego (tworzące struktury twarzy i szyi) migrują, podczas gdy fałdy nerwowe są podnoszone (tj. przed zamknięciem cewy nerwowej), podczas gdy w regionie rdzenia kręgowego komórki grzebienia czekają, aż nastąpi zamknięcie (Nichols 1981; Erickson and Weston 1983).

zamknięcie cewy nerwowej nie występuje jednocześnie w całym ektodermie. Jest to najlepiej widoczne u tych kręgowców (takich jak ptaki i ssaki), których oś ciała jest wydłużona przed neurologią. Rysunek 12.5 przedstawia neurologię w 24-godzinnym zarodku piskląt. Neurologia w obszarze głowowym (głowa) jest dobrze rozwinięta, podczas gdy obszar ogonowy (ogon) zarodka nadal przechodzi gastrulację. Regionalizacja cewy nerwowej występuje również w wyniku zmian kształtu rury. Na końcu głowowym (gdzie powstanie mózg) ściana rurki jest szeroka i gruba. Tutaj szereg obrzęków i zwężeń definiuje różne przedziały mózgu. Ogona do regionu głowy, jednak cewa nerwowa pozostaje prostą rurką, która zwęża się w kierunku ogona. Dwa otwarte końce cewy nerwowej nazywane są neuroporem przednim i neuroporem tylnym.

rysunek 12.5

Stereogram 24-godzinnego zarodka pisklęcia. Części głowowe kończą neurologię, podczas gdy części ogonowe nadal przechodzą gastrulację. (Od Patten 1971; po Huettner 1949.)

w przeciwieństwie do neurolulacji u piskląt (w której zamknięcie cewy nerwowej inicjowane jest na poziomie przyszłego śródmózgowia i „zamyka się” w obu kierunkach), zamknięcie cewy nerwowej u ssaków inicjowane jest w kilku miejscach wzdłuż osi przednio-tylnej (Golden and Chernoff 1993; Van Allen et al. 1993). Różne wady cewy nerwowej są spowodowane, gdy różne części cewy nerwowej nie zamykają się (rysunek 12.6). Brak zamknięcia ludzkich tylnych obszarów cewy nerwowej w dniu 27 (lub późniejsze pęknięcie tylnej neuropory wkrótce potem) powoduje stan zwany rozszczepem kręgosłupa, którego nasilenie zależy od tego, ile rdzenia kręgowego pozostaje narażone. Brak zamknięcia przednich obszarów cewy nerwowej skutkuje śmiertelnym stanem, anencefalią. Tutaj przodomózg pozostaje w kontakcie z płynem owodniowym, a następnie ulega degeneracji. Rozwój przedplecza płodu ustaje, a sklepienie czaszki nie tworzy się. Uszkodzenie całej cewy nerwowej do zamknięcia na całej osi ciała nazywa się craniorachischisis. Łącznie wady cewy nerwowej nie są rzadkie u ludzi, ponieważ są widoczne u około 1 na 500 żywych urodzeń. Wady zamknięcia cewy nerwowej często można wykryć w czasie ciąży za pomocą różnych testów fizycznych i chemicznych.

rysunek 12.6

Neurologia w zarodku ludzkim. (A) grzbietowy i poprzeczny odcinek 22-dniowego zarodka ludzkiego inicjujący neurologię. Zarówno przednia, jak i tylna neuropory są otwarte na płyn owodniowy. B) Widok grzbietowy neurolującego embrionu ludzkiego dzień później. The (more…)

zamknięcie cewy nerwowej człowieka wymaga skomplikowanej interakcji między czynnikami genetycznymi i środowiskowymi. Niektóre geny,takie jak Pax3, Sonic hedgehog i openbrain, są niezbędne do tworzenia cewy nerwowej ssaków, ale czynniki żywieniowe, takie jak cholesterol i kwas foliowy, również wydają się być krytyczne. Szacuje się, że 50% ludzkich wad cewy nerwowej można zapobiec przez przyjmowanie suplementacyjnego kwasu foliowego przez kobietę w ciąży (witamina B12), a Amerykańska publiczna Służba Zdrowia zaleca, aby wszystkie kobiety w wieku rozrodczym przyjmowały 0,4 mg folianu dziennie, aby zmniejszyć ryzyko wad cewy nerwowej w czasie ciąży (Milunsky et al. 1989; Czeizel i Dudas 1992; Centers for Disease Control 1992).

rurka nerwowa ostatecznie tworzy zamknięty cylinder, który oddziela się od ektodermy powierzchniowej. Uważa się, że rozdzielenie to odbywa się za pośrednictwem ekspresji różnych cząsteczek adhezji komórkowej. Chociaż komórki, które staną się rurką neuronową, pierwotnie wyrażają e-cadherin, przestają produkować to białko, gdy tworzy się rurka neuronowa, a zamiast tego syntetyzują N-cadherin I N-CAM (rysunek 12.7). W rezultacie ektoderma powierzchniowa i tkanki cewy nerwowej nie przylegają już do siebie. Jeśli powierzchniowy ektoderm jest eksperymentalnie wytwarzany w celu ekspresji N-cadherin (poprzez wstrzyknięcie mRNA n-cadherin do jednej komórki 2-komórkowego zarodka Xenopus), separacja cewy nerwowej od domniemanego naskórka jest dramatycznie utrudniona(Detrick et al. 1990; Fujimori et al. 1990).

rysunek 12.7

ekspresja białek adhezyjnych N-cadheryny i e-cadheryny podczas neuulacji w Xenopus. A) normalny rozwój. Na etapie płytki nerwowej N-cadherin jest widoczny w płytce nerwowej, podczas gdy e-cadherin jest widoczny na domniemanym naskórku. Ostatecznie, the (more…)