stringtranslate.com

Нервная складка

Нервная складка — это структура, возникающая в процессе нейруляции в эмбриональном развитии как птиц , так и млекопитающих среди других организмов. [1] [2] Эта структура связана с первичной нейруляцией , что означает, что она формируется путем сближения слоев ткани, а не скопления и последующего выхолащивания отдельных клеток (так называемая вторичная нейруляция ). У человека нервные складки отвечают за формирование переднего конца нервной трубки . Нервные складки происходят из нервной пластинки — предварительной структуры, состоящей из удлиненных клеток эктодермы . Складки дают начало клеткам нервного гребня , а также способствуют образованию нервной трубки . [1] [3]

Разработка

У эмбриона образование нервных складок происходит из области слияния нервной пластинки и окружающей эктодермы . Эта область зародыша образуется после гаструляции и состоит из эпителиальной ткани. Здесь эпителиальные клетки удлиняются за счет полимеризации микротрубочек , увеличивая свою высоту. На миниатюре ниже показан этот процесс, а также последующее формирование клеток нервного гребня и нервной трубки, возникающих в результате соединения нервных складок. [4]

Складной

Полоска специализированных клеток, называемая хордой (А), побуждает клетки эктодермы, расположенные непосредственно над ней, стать примитивной нервной системой (т. е. нейроэпителием). Затем нейроэпителий складывается (В). Когда кончики складок сливаются вместе, образуется полая трубка ( нервная трубка ) (С) — предшественник головного и спинного мозга. Тем временем эктодерма и энтодерма продолжают изгибаться и сливаться, образуя полость тела , завершая трансформацию эмбриона из уплощенного диска в трехмерное тело. Клетки, происходящие из сросшихся кончиков нейроэктодермы ( клетки нервного гребня ), мигрируют в различные места эмбриона, где они инициируют развитие разнообразных структур тела (D). [5]

Формирование нервной складки инициируется высвобождением кальция изнутри клеток. Высвобожденный кальций взаимодействует с белками, которые могут модифицировать актиновые нити во внешней эпителиальной ткани или эктодерме, чтобы вызвать динамические движения клеток, необходимые для создания складки. [6] Эти клетки удерживаются вместе кадгеринами (в частности, E и N-кадгерином), типами межклеточных связывающих белков. Когда клетки на вершинах нервных складок приближаются друг к другу, именно сродство к сходным молекулам кадгеринов (N-кадгеринов) позволяет этим клеткам связываться друг с другом. Таким образом, когда клетки-предшественники нервной трубки начинают экспрессировать N-кадгерин вместо E-кадгерина, это заставляет нервную трубку формироваться, отделяться от эктодермы и оседать внутри эмбриона. [1] Когда клетки не могут связываться таким образом, который не является частью нормального хода развития, могут возникнуть серьезные заболевания.

Обзор процесса

Процесс сворачивания начинается, когда клетки центральной области нервной пластинки, клетки медиальной шарнирной точки, связываются с хордой под ними. Это создает центральную точку крепления для процесса складывания и впоследствии создает нервную борозду . По мере того, как нервные складки продолжают расширяться, образуются дорсолатеральные шарнирные точки, позволяющие складкам изгибаться в трубчатую структуру. Когда вершины складок (известные как области нервного гребня) соприкасаются, они сливаются и инволютируются, образуя нервную трубку под вновь сформированным эпидермальным слоем. [7]

Механизм

Поперечный разрез эмбрионального диска, показывающий складку.

Молекулярный механизм этого процесса заключается в экспрессии и репрессии костных морфогенетических белков (BMP). BMP представляют собой широкое семейство белков, которые выполняют множество функций в растущем эмбрионе, включая стимуляцию роста хрящей и костей. Чтобы обеспечить рост предшественников нервных тканей, в отличие от предшественников костной или хрящевой тканей, экспрессия BMP снижается в нервной пластинке, особенно вдоль медиальной линии, где вскоре формируется нервная борозда. Белки, продуцируемые генами Noggin и Chordin , ингибируют эти BMP и впоследствии позволяют экспрессировать нейронные коммитентные гены, такие как SOX . Эти гены кодируют факторы транскрипции , которые изменяют геномную экспрессию этих клеток, продвигая их по пути коммитирования нервных клеток. [8] Этот процесс ингибирования BMP позволяет закрепить клетки медиальной шарнирной точки, обеспечивая нервным складкам основу, необходимую для возникновения складок и закрытия. Noggin и Chordin играют и другие роли в процессе нейруляции, в том числе стимулируют эмиграцию клеток нервного гребня из вновь сформированной нервной трубки. [9] [10] Ген Sonic hedgehog также играет роль в ослаблении экспрессии BMP, формировании медиальной шарнирной точки, одновременно ингибируя образование дорсолатеральных шарнирных точек, а также в обеспечении правильного закрытия нервных складок. [11] Прехордальная пластинка, хорда и ненейральная эктодерма считаются важными тканями-индукторами, которые высвобождают эти химические сигналы, чтобы вызвать сворачивание нервной пластинки. [8]

Окончательная адгезия сближающихся нервных складок осуществляется за счет нескольких различных типов межклеточных связывающих белков. Кадгерины и их молекулы-рецепторы САМ, например, присутствуют в тканях-предшественниках нейронов двух типов: Е-кадгерин удерживает клетки нервной пластинки и окружающей эктодермы прикрепленными друг к другу, тогда как N-кадгерин делает то же самое для клеток нервная складка. Только клетки, экспрессирующие кадгерин одного и того же типа, могут связываться друг с другом; поскольку оба пика нервных складок экспрессируют N-кадгерин, они способны сливаться в сплошной слой клеток. Аналогичным образом, именно это уменьшенное сродство между клетками, экспрессирующими разные типы кадгерина, позволяет клеткам-предшественникам нервной трубки отделяться от эктодермы, образуя нервную трубку внутри эмбриона и истинный эпидермис снаружи. [1] Другой набор молекул, участвующих в слиянии нервных складок, — это молекулы эфрина и их рецепторы Eph, которые прикрепляются аналогичным образом к молекулам кадгерина, обсуждавшимся выше. [8]

Производные структуры

Слияние нервных складок приводит к образованию многих структур, включая нервную трубку (предшественник центральной нервной системы ), клетки нервного гребня (которые дают начало множеству разнообразных мезенхимальных клеток) и настоящий эпидермальный слой . [1] Нервная складка является чрезвычайно важной структурой, поскольку этот механизм необходим для производства различных типов клеток в нужных местах.

Клиническое значение

Вид сбоку на плод с анэнцефалией.

Существует множество потенциальных заболеваний, которые могут возникнуть из-за неправильного сращения или слияния нервных складок. Во время складывания отверстия, образующиеся в краниальной и каудальной областях, называются краниальными и каудальными нейропорами. [12] Если каудальный нейропор не закрывается, может возникнуть состояние, называемое расщелиной позвоночника , при котором нижняя часть спинного мозга остается обнаженной. Часто это состояние можно обнаружить во время пренатального обследования и вылечить до рождения, хотя в более тяжелых случаях человек может справляться с этим заболеванием всю оставшуюся жизнь. [13] В зависимости от тяжести и пораженной области люди могут испытывать различные симптомы, включая изменение двигательной функции и подвижности, контроля мочевого пузыря и/или сексуальной функции. [14]

Если поражение происходит в краниальном нейропоре, возникает анэнцефалия . В этом состоянии ткань головного мозга подвергается непосредственному воздействию околоплодных вод и впоследствии разрушается. [15] Если вся нервная трубка не закрывается, это состояние называется краниорахишизисом .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcde Гилберт, Скотт Ф. (2010). Биология развития (9-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 978-0878933846.[ нужна страница ]
  2. ^ Колас JF, Schoenwolf GC (июнь 2001 г.). «К клеточному и молекулярному пониманию нейруляции». Динамика развития . 221 (2): 117–45. дои : 10.1002/dvdy.1144 . PMID  11376482. S2CID  43666547.
  3. ^ Ямагучи Ю, Миура М (сентябрь 2013 г.). «Как сформировать и закрыть мозг: понимание механизма краниального закрытия нервной трубки у млекопитающих». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 70 (17): 3171–86. дои : 10.1007/s00018-012-1227-7. ПМЦ 3742426 . ПМИД  23242429. 
  4. ^ Лоусон А, Андерсон Х, Шенвольф GC (февраль 2001 г.). «Клеточные механизмы формирования нервных складок и морфогенеза куриного эмбриона». Анатомическая запись . 262 (2): 153–68. doi : 10.1002/1097-0185(20010201)262:2<153::AID-AR1021>3.0.CO;2-W . ПМИД  11169910.
  5. ^ "Файл: Эмбриональное развитие CNS.gif" . Викисклад . 04.04.2012 . Проверено 1 апреля 2013 г.
  6. ^ Феррейра MC, Хильфер SR (октябрь 1993 г.). «Кальциевая регуляция формирования нервных складок: визуализация актинового цитоскелета в живых куриных эмбрионах». Биология развития . 159 (2): 427–40. дои : 10.1006/dbio.1993.1253. ПМИД  8405669.
  7. ^ Рокки С. Туан; Сесилия В. Ло, ред. (2000). «15». Протоколы биологии развития, Том 136. Хумама. стр. 125–134. ISBN 9781592590650. Проверено 1 апреля 2013 г.
  8. ^ abc Khong, Hrsg. Джин В. Килинг; час. Т. Йи (2007). Патология плода и новорожденных (4-е изд.). Годалминг: Спрингер Лондон. стр. 702–704. ISBN 978-1846285240.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Андерсон Р.М., Стоттманн Р.В., Чой М., Клингенсмит Дж. (сентябрь 2006 г.). «Антагонисты эндогенных костных морфогенетических белков регулируют образование и выживание нервного гребня млекопитающих». Динамика развития . 235 (9): 2507–20. дои : 10.1002/dvdy.20891. ПМК 6626635 . ПМИД  16894609. 
  10. ^ Стоттманн Р.В., Берронг М., Матта К., Чой М., Клингенсмит Дж. (июль 2006 г.). «Антагонист BMP Noggin способствует краниальной и спинальной нейруляции с помощью различных механизмов». Биология развития . 295 (2): 647–63. doi : 10.1016/j.ydbio.2006.03.051. ПМК 3001110 . ПМИД  16712836. 
  11. ^ Кириллова И, Новикова И, Оже Ж и др. (май 2000 г.). «Экспрессия гена звукового ежа в эмбрионах человека с дефектами нервной трубки». Тератология . 61 (5): 347–54. doi :10.1002/(SICI)1096-9926(200005)61:5<347::AID-TERA6>3.0.CO;2-#. ПМИД  10777830.
  12. ^ Гилберт, Сан-Франциско (2000). «12: Формирование нервной трубки». Биология развития (6-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-243-6. Проверено 30 ноября 2011 г.
  13. ^ "Расщелина позвоночника" . Проверено 1 апреля 2013 г.
  14. ^ "СБ и позвоночник". Узнайте о Spina Bifida . Архивировано из оригинала 23 апреля 2013 года . Проверено 1 апреля 2013 г.
  15. ^ «7.2: Трехслойный зародышевый диск (3-я неделя)» . Эмбриология человека: Эмбриогенез . Архивировано из оригинала 16 января 2013 года . Проверено 22 марта 2013 г.

Внешние ссылки