Az idegrendszer fejlődése I. -A velőcső kialakulása- Dr. Nagy Nándor Semmelweis Egyetem, Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Intézet 1

Az idegszövet jellemzői: sokféle sejttípus, információátvitel, nagyfokú plaszticitás Miféle fejlődési folyamatok állhatnak e különleges szövet differenciálódása mögött? Idegrendszer fejlődése I. Elemi indukciós folyamatok a velőcső kialakulásában. Fejlődési rendellenességek. Idegrendszer fejlődése II. Histogenesis, craniocaudalis és dorsoventralis differenciálódás. Fejlődési rendellenességek. Idegrendszer fejlődése III. Gerincvelő és az agyhólyagok, agytörzs és kisagy fejlődése. Idegrendszer fejlődése IV. Telencephalon, basalis ganglionok, plexus choroideus fejlődése. Liquorkeringés és zavarai. Hydrocephalus. Idegrendszer fejlődése V. Ganglionléc és származékai.

Hogyan jön létre az idegszövet? Az ektoderma kitüntetett része velőlemezzé lesz. Egyforma, neurális progenitor sejtek a velőlemez területén. A progenitor sejtek szaporodnak, ideg- és gliasejtekké differenciálódnak. A differenciált sejtek vándorolnak és nyúlványokat növesztenek. A nyúlványok más sejtekkel létesítenek kapcsolatot (szinapszis).

A háromlemezű humán embryopajzs A 3. hét legjellegzetesebb eseménye a gastrulatio, amely az epiblast felszínén a primitív csík kialakulásával veszi kezdetét Kialakul a három csíralemez 2 hetes humán embryo: NP: (neural plate, velőlemez) E: epiblaszt 4

A velőlemez kialakulása: konvergens expanzió (felülnézet) membrana buccopharyngea plakod prechordalis lemez velőlemez (neuroektoderma) junctio neuro-somatica velőárok chorda dorsalis visszafejlődő primitív-csík membrana cloacalis membrana cloacalis 19. nap 21. nap

velősánc (plica neuralis) A velőlemez kialakulása (keresztmetszet): a csírapajzs középvonalban megvastagodott ektodermasejtjeiből jön létre velőárok velősánc (plica neuralis) dorsalis ventralis

A velőcső indukciója epiblast mezoderma alapértelmezés epidermis velőcső Kétéltűeken végzett kísérletek: epiblastsejtek idegsejtekké alakulnak akkor, ha semmilyen más információt nem kapnak.

Az idegrendszer mintázatát meghatározó faktorok BMP = Bone Morphogenetic Protein A transforming growth factor ß (TGF-ß)-szerű fehérjék családjába tartozik Elősegíti az ektoderma epidermisszé történő differenciálódását

Átültetett chorda dorsalis elsődleges velőlemez másodlagos velőlemez 1i tengely elsődleges embryo-tengely velőcső somita 2i tengely chorda dorsalis vese organizátor régió bél bél vese chorda dorsalis somita Speemann, 1924 velőcső donorsejtek indukált másodlagos tengely

Induktív hatások, amelyek a velőlemez kialakulását szabályozzák A chorda dorsalis szerepe a neurulációban 1. elsődleges induktor 2. a neuroektoderma rögzítésével biztosítja, hogy a velőcső befelé és ne kifelé boltosuljon ki Induktív hatások, amelyek a velőlemez kialakulását szabályozzák

A velőcső indukciója epiblast alapértelmezés gátlása BMP-2 BMP-4 BMP-2 A gerinchúrból származó nagyszámú szignálfehérje (chordin, noggin, follistatin) gátolja a BMP/Activin növekedési faktorok aktivitását, és hatásukra az alapértelmezett folyamat fejeződik ki: az epiblast sejtekből idegszövet differenciálódhat. epiblast alapértelmezés gátlása BMP-2 BMP-4 BMP-2 BMP-4 alapértelmezés gátlása alap-értelmezés epidermis epidermis E-cadherin+ ektoderma sejtekből epidermis őssejtjei fejlődnek E-cadherin+ ektoderma sejtekből epidermis őssejtjei fejlődnek velőcső N-cadherin+ ektoderma sejtekből velőcső differenciálódik Follistatin, chordin noggin (BMP-gátló növekedési faktorok)

A velőcső indukciója: csuklópont sejtek szerepe a velőcső lefűződésében microtubulusok, actin-filamentumok (colchicin, cytochalasin B gátol) dorsolateralis csuklópont velősánc ganglionléc az ékalakú sejtek behajlítják az epithelt plakod neuroektoderma felületi ektoderma somita középső csuklópont a sejtek rögzülnek a chorda dorsalishoz chorda dorsalis

velőredők 3 hetes humán embryo (2mm) neuroporus anterior záródó velőredő 3 hetes humán embryo (2mm)

A velőcső kialakulása/záródása neuroporus anterior velősánc amnionfal körbevágva pericardialis dudor velősánc velőlemez somita velőbarázda amnionfal körbevágva somita primitiv csomó primitiv csík neuroporus posterior D 18 D 20 D 22 D 23

Scanning elektronmikroszkópia A velőcső lefűződése Scanning elektronmikroszkópia

Az elsődleges és másodlagos neuruláció: eminentia caudalis a lumenek egyesülése cavitatio velőcső velőcső Mesenchyma sejtek kondenzációja Kialakult a velőcső Másodlagos neuruláció kezdete

Az elsődleges és másodlagos neuruláció velősánc velőbarázda neuroporus anterior velőcső elsődleges neurulatio neuroektoderma neuroporus caudalis cervicalis, thoracalis, lumbalis, felső sacralis eminentia caudalis mesenchyma másodlagos neurulatio chorda neuralis alsó sacralis, coccygealis chorda neuralis

A velőcső záródása „zip-zárhoz” hasonlóan A velőcső záródási rendellenességei (NTD, neural tube defects) Előfordulási arány: 1:1000 A velőcső záródása „zip-zárhoz” hasonlóan

Hasadékképződés: a csigolyaíveket érinti Következmény: spina bifida . A nyitott gerinc a leggyakoribb születési rendellenesség. 21

Folsav-kőtő fehérje expressziója a velőcső záródása során -napi 400 microgramm Folsav szedése akár 70%-al is csökkentheti a NTD megjelenési gyakoriságát devbio8e-fig-12-07-0.jpg Folsav-kőtő fehérje expressziója a velőcső záródása során

A velőcső fejlődési rendellenességei processus transversus szőr nyitva maradt velőcső agyburok rachischisis agyburok bőr spina bifida occulta processus transversus gerincvelő spina bifida cystica agyburok meningokele meningomyelokele

Meningomyelokele, spina bifida (neuroporus posterior marad nyitva) Rachischisis rachis = hát Meningomyelokele, spina bifida (neuroporus posterior marad nyitva) schisis = hasadék „schizophrenia = tudathasadás” „rachitis = angolkór, D-vitamin-hiány”

Anyai szérum alfa-fetoprotein (AFP) szint a köldökzsinórban és a májban termelődik, koncentrálódik a plexus choroideusban, Az AFP a magzat keringésében jelentős mennyiségben kimutatható, az anyai vérbe élettani esetben azonban csak igen kis mennyiségben, szinte nyomokban kerül át. A placenta gyakorlatilag teljes mértékben gátját szabja ezen fehérje átjutásának az anyai keringésbe. A magzatvízben megemelkedett AFP-koncentráció oka leggyakrabban a gerinccsatorna záródási zavara (velőcsőzáródási rendellenességek,spina bifida, koponyazáródási-zavarok), illetve a testüregek nyitott volta (hasi, mellkasi, húgyúti záródási rendellenességek).

A neuroporus anterior nem záródik cranioschisis

A cranialis velőcső tökéletlen záródása anencephalia nyílás a koponyacsonton cranioschisis agyburkok meningokele kamraüreg meningoencephalokele kitüremkedő agyszövet meningohydroencephalokele teratogén hatások pl.: anyai diabetes, hyperthermia, valproát (antiepilepticum) !!! Pax3 sonic hedgehog openbrain protektív faktorok folsav, B12

intermedier mezoderma Az idegszövet eredete velőcső paraxialis mezoderma felületi ektoderma somatopleura splanchnopleura aorta chorda dorsalis intermedier mezoderma entoderma

Ugyancsak ektoderma megvastagodás jelzi a plakodok keletkezését: neuroectodermalis korongok (epithel megvastagodás), amelyek szigetszerűen, szétszóródva helyezkednek el a felületi ektoderma „tengerében”. Plakod – plax, plakos (görög) A plakod fogalmának magyarázata Széles, lapos, korong-alakú megvastagodás (lemez) A plakodok agyidegi ganglionok, érzékszervek és azok tartozékai telepét adják (lásd. Otikus (halló) plakod, lencse plakod, orr plakod.)