Apresentação - Liga Acadêmica Paraense de Neurociências

Liga Acadêmica Paraense de Neurociências
NEUROLIGA-PA
Ciclo de Seminários
Tema: Neuroontogênese Humana
Rodrigo Nascimento dos Santos
Belém-PA
Julho - 2012
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Eis aí, o objeto de nosso estudo e que nos torna seres tão complexos: O Cérebro.
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Visão Geral
Filogenia
Ontogenia
 Entender as diferenças
entre o sistema nervoso
humano e o sistema
nervoso de outros animais.
 Determinar os fenômenos
mais
importantes
na
ontogênese do sistema
nervoso .
 Definir
as
principais
alterações anatômicas que
levam a evolução humana.
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1ª PARTE
(Geral)
Prefácio
1. Filogenia
2. Propriedades Fundamentais
3. Exemplos
de
organismos
quanto
as
propriedades
4. Ontogênese
5. Fases do Desenvolvimento
6. Etapas e Princípios do Desenvolvimento do
Sistema Nervoso
7. Sinais Indutores controlam a diferenciação
celular neural – Indução Neural
8. Bloqueador da Neurulação
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Filogenia
Contato com o meio ambiente;
Perceber os estímulos produzidos e responder
a estes;
A resposta pode ser externa e demonstrada
através de um movimento ou interna e não
demonstrada em uma ação;
Manutenção da homeostase;
Desenvolvimento de mecanismos de captura
de alterações ambientais;
Mecanismos efetores de resposta.
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Propriedades Fundamentais
1. Irritabilidade ou Excitabilidade: Propriedade
de ser sensível a um estímulo.
2. Condutibilidade: Reação ao estímulo dando
origem a um impulso.
3. Contratilidade: Esta resposta pode se
manifestar em um encurtamento da célula,
por exemplo a um estímulo nocivo.
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Exemplos de organismos quanto as
propriedades
a. Ameba: Apresenta todas as propriedades.
b. Esponjas: Células musculares primitivas.
c. Anêmona do
unipolares.
mar:
Células
nervosas
d. Minhoca: Sistema nervoso segmentado.
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Sistema Nervoso  O alcance de um certo
nível de complexidade e organização quanto
aos mecanismos efetores de resposta à
estímulos.
Cérebro  Centro dominante no qual se
integram os diferentes estímulos, sejam
internos ou externos, do qual advêm as
respostas.
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Ontogênese
 Surgimento dos primeiros neurônios e a
função primordial do Sistema Nervoso.
 O ectoderma origina o Sistema Nervoso.
 Tubo Neural: Estrutura tubular oca,
constituído por células que são especialistas
na transmissão de estímulos (neurônios).
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Fases do Desenvolvimento
Óvulo Mórula Blastocisto Disco
Embrionário Gástrula* Neurula*
Formação do Disco Embrionário (Citogênese
em Histogênese)
Diferenciação em 3 camadas:
Ectoderma, Mesoderma* e Endoderma.
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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.
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• 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.
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• 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.
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• Na gastrulação o neuroepitélio pode ser
reconhecido pela primeira vez como distinto de
outras células ou tecidos.
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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).
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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.
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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.
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Sulco Neural
Placa Neural
Gânglio Espinhal
Tubo Neural
Crista Neural
Formação do tubo neural e da crista neural.
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Neuroontogênese e Gliogênese
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Tubo Neural
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Neuroectoderma
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Placa del techo
Capa
neuroepitelial
Placa basal
Placa del piso
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Etapas e Princípios do
Desenvolvimento do Sistema Nervoso
 As transformações estruturais do Sistema
Nervoso;
 Surgimento de perguntas fundamentais:
a) Como, de repente, o ectoderma diferencia-se
em neuroectoderma?
b) De que modo as células do neuroectoderma
ficam COMPROMETIDOS com um destino
neural?
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• Neurulação: Consiste no direcionamento da
expressão gênica das células ectodérmicas no
sentido da síntese de proteínas específicas do
tecido nervoso, que vão resultar na gradativa
transformação dessas células precursoras em
células neurais.
• Identidade Neural  destino neural
• Pergunta: Como ocorre a determinação da
identidade neural do neuroectoderma?
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Princípios da Programação Genética do
Desenvolvimento do Sistema Nervoso
• 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.
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• 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.
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Sinais Indutores controlam a
diferenciação celular neural – Indução
Neural
 Dois pesquisadores alemães na década de 1920;
 Hans
Spemann(1869-1941)
e
Hilde
Mangold(1898-1924);
 Pioneiros da embriologia experimental;
 Experimento:
• Embriões de anfíbios;
• Dissecação de um pedaço da região precursora
do mesoderma;
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• Inserção de cada pedaço no ectoderma de
outros embriões;
Na região do transplante:
• Formação de uma segunda placa e um tubo
neural;
• Formação de um animal  XIFÓPAGO;
Conclusão:
• Indução do tecido transplantado a
transformação
do
ectoderma
em
neuroectoderma.
• ?????????????????????????????????????
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Alguns anos depois...
 Exatamente 70 anos depois do experimento,
com mais propriedades as perguntas foram de
fato respondidas;
A 1ª descoberta:
A diferenciação neural é o caminho “normal”
de todo ectoderma.
Conclusão:
Dissociação
de
células
ectodérmicas e cultivadas em meios de
cultura;
Nessas condições, todas se tornavam células
neurais.
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Mas e as partes que não se diferenciavam em
células neurais? Disporiam de algum fator
bloqueador dessa via de desenvolvimento?
Acabou-se por se identificar um grupo de
proteínas do ectoderma não neural, capazes
de bloquear a NEURULAÇÃO. (LEMBRA-SE?)
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Bloqueador da Neurulação
o Proteínas Morfogenéticas Ósseas
o BMP (Bone Morphogenetic Protein)
o Presente em grande parte do ectoderma,
exceto na região da placa neural que recebe
influência do mesoderma subjacente através
dos FATORES INDUTORES capazes de suprimir
a ação das BMPs.
o Fatores Indutores: Folistatina, Noguina e
Cordina. Sua ação consiste ligar-se às BMPs,
inibindo sua atividade.
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2ª PARTE
(Específica)
Prefácio
1. Organização do Sistema Nervoso
2. Sistema Nervoso Central
3. Sistema Nervoso Periférico
4. Lâminas
5. Bibliografia
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Organização do Sistema Nervoso
Sistema Nervoso
Sistema Nervoso
Central
Sistema Nervoso
Periférico
(SNC)
(SNP)
Encéfalo
Medula
espinhal
Nervos
Terminações
Nervosas
Gânglios
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Sistema Nervoso Central
• Formado a partir do Tubo Neural;
Cérebro
 Encéfalo
Cerebelo
Tronco Encefálico
 Medula Espinhal: Envolvida pela coluna vertebral
óssea e está colada ao tronco encefálico.
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Encéfalo
Cérebro
Cerebelo
Tronco encefálico
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)
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Cérebro
• Porção mais rostral e mais larga do encéfalo;
• Dividido ao meio em dois hemisférios
cerebrais, separados pela profunda FISSURA
SAGITAL;
Quanto ao controle das sensações e
movimentos:
Hemisfério cerebral direito
Lado esquerdo
do corpo
Hemisfério cerebral esquerdo
Lado direito
do corpo
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Cerebelo
• Situado atrás do cérebro, do latim “cérebro
pequeno”;
• Contém tantos neurônios como ambos os
hemisférios cerebrais juntos;
• É o centro para o controle do movimento que
possui conexões com o cérebro e a medula
espinhal;
 Quanto ao controle dos movimentos:
 Lado direito do cerebelo
Lado direito do corpo
 Lado esquerdo do cerebelo
Lado esquerdo do
corpo
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Tronco Encefálico
• Porção restante do encéfalo;
• Forma o talo por onde os hemisférios
cerebrais e o cerebelo originam-se;
• Regula funções vitais: Respiração, consciência
e controle da temperatura;
Envia informações do:
Cérebro para a medula espinhal e cerebelo;
Medula espinhal e cerebelo para o cérebro.
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Mesencéfalo
Ponte
Bulbo
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Medula Espinhal
• De onde saem 31 pares de nervos
espinhais,
através
dos
forames
intervertebrais
• Substância cinzenta: central (H medular)
• Colunas anterior e posterior
• Substância branca: periférica
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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.
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• 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.
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Medula Espinhal – Gânglio Espinhal
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Medula Espinhal – Gânglios Espinhais
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Famílias de Genes do Desenvolvimento
do SNC
• Sequencia de ácidos nucleicos 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.
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Sistema Nervoso Periférico
• Formado a partir da Crista Neural;
 SNP Somático:
 Voluntário;
 Inervam pele, articulações e músculos.
 SNP Visceral /SNV(Sistema Nervoso Vegetativo):
 Involuntário;
 Inervam órgãos internos, vasos sanguíneos e
glândulas.
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Encéfalo: prosencéfalo- mesencéfalorombencéfalo
M
P
R
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Telencéfalo- Diencéfalo
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metencéfalo
Flexura pontínea
mielencéfalo
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MIELENCÉFALO
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Metencéfalo
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METENCÉFALO-MIELENCÉFALO
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CEREBELO EM DESENVOLVIMENTO
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CEREBELO
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CEREBELO
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Mesencéfalo
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Diencéfalo: Epitálamo, tálamo e
Hipotálamo
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Telencéfalo: hemisférios cerebrais
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ENCÉFALO
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Mielencéfalo
Metencéfalo
Mesencéfalo
Diencéfalo
Telencéfalo
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Telencéfalo
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Diencéfalo
Telencéfalo
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Mesencéfalo
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Metencéfalo
Mielencéfalo
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Diencéfalo
Telencéfalo
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Bibliografia
• MACHADO, Angelo B. M. Neuroanatomia
Funcional, 2ª ed. – São Paulo: Editora Atheneu,
2006.
• LENT, Roberto Cem Bilhões de Neurônios?:
Conceitos Fundamentais de Neurociência – 2ª ed.
– São Paulo: Editora Atheneu, 2010.
• BEAR, Mark F. et al. Neurociências: Desvendando
o Sistema Nervoso – 3ª ed. – Porto Alegre:
Artmed, 2008.
• Universidad Nacional Mayor de San Marcos –
Facultad de Medicina Humana – Escuela
Académico Profesional de Medicina Humana
(Lâminas).
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• 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
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