desenvolvimento embriológico do sistema nervoso

DESENVOLVIMENTO EMBRIOLÓGICO
DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL
Romina S. Heredia Garcia Silva
R1 Genética Médica
Hospital de Base de Brasília
www.paulomargotto.com.br
Brasília, 01/12/2010
• EMBRIOLOGIA TRADICIONAL
• NOVA NEUROEMBRIOLOGIA
GASTRULAÇÃO
• É o processo pelo qual o disco embrionário
bilaminar se transforma em trilaminar.
A gastrulação é o início da morfogênese.
• Ocorre durante a 3º semana.
• Durante a gastrulação se formam a linha
primitiva, as camadas germinativas e a
notocorda.
GASTRULAÇÃO (cont.)
• A linha primitiva se forma na região caudal do
embrião como uma proliferação das células do
epiblasto. Posteriormente, as células invaginam
formando o sulco primitivo. Na região cefálica
acontece a mesma coisa, formando-se o nó
primitivo e a fosseta primitiva. A partir dessas
estruturas se origina o mesoderma.
GASTRULAÇÃO (cont.)
• A notocorda define o eixo primitivo do embrião,
serve de base para a formação dos ossos da coluna
vertebral e da cabeça, indica o local dos futuros
corpos vertebrais.
• A linha primitiva estabelece o plano básico do corpo
nos vertebrados: eixo central (linha média),
simetria bilateral, superfícies ventrais e dorsais e
extremidades cefálica e caudal.
• O nó primitivo (de Hensen) define a direção cefálica.
GASTRULAÇÃO (cont.)
• Na gastrulação o neuroepitélio pode ser
reconhecido pela primeira vez como distinto de
outras células ou tecidos.
NEURULAÇÃO
• Processos envolvidos na formação da placa
neural e pregas neurais e fechamentos destas
pregas para formar o tubo neural.
• A formação do tubo neural começa no início da
4º semana (dias 22 a 23) e termina no final da
4º semana, quando ocorre o fechamento do
neuróporo caudal (posterior).
NEURULAÇÃO
Placa neural e tubo neural
• A notocorda em desenvolvimento induz a
formação da placa neural.
• Día 18 → invaginação da placa neural formando
um sulco neural mediano, com as pregas neurais
de ambos lados (proeminentes na região cefálica
– primeiros sinais de desenvolvimento do
encéfalo).
• Fim da terceira semana → aproximação das
pregas, que começam a fundir-se.
Formação da crista neural
• Quando o tubo neural se separa do ectoderma na
superfície, células da crista neural migram
dorsolateralmente de ambos lados do tubo
neural e formam uma massa achatada, a crista
neural (entre o tubo neural e o ectoderma
superficial sobrejacente).
• Dá origem aos gânglios sensitivos dos nervos
espinhais e cranianos.
• Células da crista neural migram em várias
direções e se dispersam pelo parênquima.
Formação da medula espinhal
• Espessamento das paredes do tubo neural na
região caudal ao 4º par de somitos.
• O canal neural do tubo neural converte-se no
sistema de ventrículos do encéfalo e no canal
central da medula espinhal.
• As células neuroepiteliais constituem a zona
ventricular (camada ependimária) que dá
origem aos neurônios e células macrogliais.
Posteriormente, se diferenciam em células
ependimárias e formam o epêndima que reveste
o canal central da medula.
• O crescimento dos axônios forma a substância
branca da medula espinhal.
• As células da micróglia derivam de células
mesenquimais.
Formação dos gânglios espinhais
• Derivam das células da crista neural.
Formação das meninges da medula
espinhal
• O mesênquima que envolve o tubo neural se
condensa formando uma membrana chamada
meninge (membrana) primitiva. A camada
externa se espessa, formando a dura-máter. A
camada interna permanece delgada e forma as
leptomeninges. Células da crista neural se
misturam às leptomeninges. Dentro das
leptomeninges aparecem espaços cheios de
líquido que coalescem e formam o espaço
subaracnóide.
• O líquor começa a formar-se durante a quinta
semana.
Mielinização das fibras nervosas
• Na medula, as bainhas de mielina começam a
formar-se durante o final do período fetal e
continuam a formar-se durante o primeiro ano
pós-natal. As bainhas de mielina que envolvem
as fibras nervosas situadas na medula, são
sintetizadas por oligodendrócitos. Nas fibras
nervosas periféricas são formadas pelas células
de Schwann (originárias da crista neural) – Com
20 semanas as fibras periféricas tornam-se
esbranquiçadas, pelo depósito de mielina. As
raízes motoras mielinizam-se antes das
sensitivas.
Formação do encéfalo:
• Tubo neural cefálico ao 4º par de somitos.
• A fusão das pregas neurais da região cefálica e o
fechamento do neuróporo rostral formam as três
vesículas encefálicas primárias, estas formam:
- encéfalo anterior (prosencéfalo)
- encéfalo médio (mesencéfalo)
-encéfalo posterior (rombencéfalo)
• Durante a 5º semana, se dividem em vesículas
secundárias:
- encéfalo anterior → telencéfalo (vesículas ópticas,
hemisférios cerebrais) e diencéfalo
- encéfalo médio → não se divide
- encéfalo posterior → metencéfalo e mielencéfalo
(ponte, cerebelo e bulbo)
• Hipófise (4º semana)
PRINCIPIOS DA PROGRAMAÇÃO GENÉTICA DO
DESENVOLVIMENTO DO SNC
• Os genes do desenvolvimento são expressos
repetidamente em diferentes estágios do
desenvolvimento, podendo desenvolver diferentes
funções.
• O território de expressão dos genes organizadores
geralmente é difuso no início do desenvolvimento e
se torna mais localizado com o desenvolvimento do
tubo neural.
• O território de expressão de um gene pode variar em
distintos neurômeros.
• Alguns genes ativam, regulam o inibem a expressão
de outros genes.
• Alguns genes podem compensar a perda de outros
quando existe uma sobreposição de territórios entre eles
(redundância e sinergia)...
• Um gene organizador pode aumentar sua expressão em
territórios ectópicos (resposta a teratógenos) –
malformações...
• Genes do desenvolvimento regulam a proliferação
celular para manterem constante a proporção de
sinapses entre neurônios relacionados – gene PTC: a
mutação deste gene está associado a carcinoma de
células basais esporádico, tumores neuroectodérmicos
do cerebelo – gangliocitoma do cerebelo.
FAMÍLIAS DE GENES DO
DESENVOLVIMENTO DO SNC
• Seqüência de ácidos nucléicos similar
• Funções gerais similares
EXEMPLOS
• SHH (Sonic hedgehog) exerce um forte gradiente para a
ventralização no tubo neural – a mutação deste gene parece estar
relacionada à holoprosencefalia...
• PAX, WNT – famílias de genes que causam a diferenciação de
estruturas dorsais do tubo neural.
• GENES HOX – eixo rostrocaudal.
• NEURO-D – importante na diferenciação precoce do neuroepitélio .
• WNT-1 - a perda da expressão deste gene resulta em hipoplasia
cerebelar, e alterações da ponte e cérebro médio.
CONSERVAÇÃO DA IDENTIDADE
CELULAR
EXEMPLOS
• WNT-3 – células de Purkinje no córtex cerebelar
• PAX-6, ZIC-1, MATH-1 – células da granulosa
Se algum desses genes não se expressa, ainda existe
compensação pelo princípio de redundância, mas se esse
mecanismo também falha, as células não se diferenciam
ou morrem por apoptose. Isso explica teoricamente a
fisiopatologia da hipoplasia cerebelar granulopriva.
• Família LIM – em neurônios motores
Bibliografia
• Menkes JH, Sarnat HB, Maria BL, editores.
Child Neurology. 7ª ed. Lipincott Williams &
Wilkins;2006
• Moore KL, Persaud TVN. Embriologia Básica.
7ª ed. Saunders – Elsevier; 2008