A gerincvelő, az agyhólyagok, az agytörzs és a kisagy fejlődése Nemeskéri Ágnes 2014 Semmelweis Egyetem Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Intézet Klinikai Anatómiai Kutatólaboratórium nemeskeri.agnes@med.semmelweis-univ.hu

A gerincvelő fejlődése stage 13 (4 hét postov.) a velőcső teljesen záródott medulla spinalis -a velőcsőből fejlődik a 4. somita pártól caudálisan

Neuroepithel sejtek - Proliferáció -korai idegi őssejtek erősen proliferálnak (14-16 óra egy osztódási ciklus) -proliferáció nem folyamatos -symmetrikus és asymmetrikus osztódások -symmetrikus mitosisok biztosítják a növekedést és a őssejt sejtpopuláció fenntartását I. PROLIFERÁCIÓ - kritikus sejtszám kialakulása II. SPECIÁLIS RENDEZETTSÉG KIALAKULÁSA – migráció - intermittáló nem-mitotikus periodusok: - a neuronalis prekurzorok kivándorlása a velőcső záródásakor: egy neurogen zona, DE!!: heterogén sejtes összetétel 1. aszimmetrikusan és szimmetrikusan osztódó őssejt/progenitor sejtek 2. migráló sejtek 3. differenciálódó neuron prekurzorok

Neuroepithel sejtek proliferáció – migráció - differenciálódás pia mater – külső felszín ventriculáris felszín tető lemez Többmagsoros epith. INDUKCIÓS HATÁSRA: -speciális sejtpopulációk -meghatározott stereotípusos lokalizációban -szignáladó centrum: tető lemez – a gerincvelő dorzális középvonali része

Szöveti differenciálódás neuronok - gliasejtek -tetőlemez BMP -szárnylemez -neuroepithel sejtekből a velőcső záródása után -sulcus limitans -primitív idegsejtek (neuroblastok) -a neuroepithel sejtek körül a köpenylemezt alkotják ▼ Gerincvelő szürkeállománya -alaplemez -fenéklemez Shh

Szöveti differenciálódás neuronok - gliasejtek neuroepithel sejtek neuroblastok Neuroblastok 1.lumenig érő centrális nyúlvány – tranziens dendrit 2.köpenylemezbe vándorlás után elveszti – apoláris 3.két új nyúlvány – bipoláris 4.axon – dendrit – multipoláris idegsejt -elvesztik osztódási képességükrt marginális lemez -a köpenylemez sejtjeiből kinövő idegrostokat tartalmazza ▼ -gerincvelő fehérállománya

Dorsalis – ventrális polarizáció http://cthuliz.com/blog/wp-content/uploads/2011/02/Dorsal-VentralPolaritywithSonichedgehog_NeuralTube.png Bell-Magendie szabály 1811 1822 Szárnylemez ▼ érző idegsejtek cornu posterius alaplemez ▼ motoros idegsejtek cornu anterius

Alaplemez, szárnylemez neuronok gliasejtek -neuronok nyúlványai áttörnek a marginális zónán: ventrális motoros gyökér Szárnylemez - neuronok nyúlványai a gerincvelő marginális rétegébe lépnek -craniális vagy caudális irányban futnak - interneuronok és projekciós neuronok – információ a ggl spinale neuronjaitól Gliasejtek - a neuroblastok kialakulása után a gliobastok differenciálódnak -a köpenylemezbe vándorolnak: plazmás és rostos astrocyta -a zona marginálisba vándorlók: oligodendrogliasejtek -zona ventriculáris: ependyma sejtek, már nem proliferáló neuroepithel sejtekből microgliasejtek – a mesenchyma származéka

Motoneuron csoportok differenciálódása Nkx6.1 homeodomain neural progenitor gén - specifikusan expresszálódik a ventralis velőcsőben, - ez az aktivitás kell a motoneuron generálásához L. Wilson, M. Maden / Developmental Biology 282 (2005) 1–13 -retinsav (RA) a paraxialis mesodermában keletkezik - retinaldehyde dehydrogenase 2 (RALDH2) által -a korábban differenciálódott LateralMotorCellsMedial expresszálják a Raldh2-t és szintetizálják a RA-t -ez indukálja a LaterlMotorCellsLateral phenotypust a később született neuroblastokban miközben átvándorolnak laterál felé

Gerincvelő helyzetváltozása 8 hetes 24 hetes újszülött felnőtt Gerincvelő hossza - 3. hónap végéig megegyezik a testhosszal -később gerincoszlop növekedése meghaladja a gerincvelőét

A velőcső tagozódása másodlagos agyhólyagok primér agyhólyagok előagy (prosencephalon) középagy (mesencephalon) utóagy (rhombencephalon) gerincvelő (medulla spinalis) végagy (telencephalon) köztiagy (diencephalon) hátsóagy (metencephalon) nyúltagy (myelencephalon) pons, cerebellum medulla oblongata

Primér és szekunder agyhólyagok fejlődése

Indukciók a velőcső mentén vertical indukciók – chorda dorsalisból és a fej organiziáló regiókból - - Otx-2 prosencephalon/középagy region  Gbx-2  utóagyat határozza meg -expressziós határok élesek a középagy/utóagy átmenetben

Organizátor régiók FGF-8 A közép-utóagy határon : isthmus organizátor -Wnt-1  és FGF-8 a középagy és a kisagy fejlődését irányítja Az elülső idegi szegély (anterior neural ridge) –Shh-t és FGF-8-at termel; a telencephalon, a diencephalon egyes részeinek, valamint a szagló terület és a hipofízis fejlődésében játszik szerepet. A zona limitans interthalamica -Shh-t termelő régió : a dorzális és ventrális thalamus határ kifejlődésésben van szerepe FGF-8 Wnt-1 FGF-8

Telencephalon

A nyúltvelő korai fejlődése tetőlemez (velum medullare) sulcus limitans sulcus medianus érző agyidegmagvak szárnylemez érző és motoros vegetatív agyidegmagvak alaplemez oliva motoros agyidegmagvak

A nyúltvelőben módosul a Bell-Magendie szabály lateralis medialis sensoros motoros

A híd fejlődése rombus ajak sulcus medianus sulcus limitans tetőlemez IV. kamra általános zsigeri mozgató magvak, nucl. salivatorius sup. (VII) speciális zsigeri mozgató magvak (V, VII) nuclei pontis általános szomatikus mozgató magvak (VI) fenéklemez corticofugalis rostok (marginális zóna) formatio reticularis

A híd fejlődése speciális szomatikus érző mag (VIII) sulcus limitans sulcus medianus általános szomatikus érző magvak (V) tetőlemez rhombus ajak speciális zsigeri érző magvak nucl. solitarius (VII, IX, X) IV. agykamra általános zsigeri érző magvak, nucl. lat. alae cinereae (X) tegmentum pontis (alaplemez) fenéklemez

A fossa rhomboidea és a kisagy fejlődése mesencephalon metencephalon myelencephalon szárnylemez tetőlemez (átvágva) alaplemez rhombus ajak (harántirányban szétnyíltak) n. trochlearis sulcus limitans sulcus medianus fossa rhomboidea hídhajlat 5. hét

Cerebellum sejtes differenciálódása Purkinje sejtek Shh-ot expresszálnak - szemcsesejt prekurzorok proliferálnak Ventricularis zóna Rhombusajak -rp – tetőlemez -rhombus ajak -vz – ventrikuláris zóna -egl – külső granuláris lamina -igl – belső granuláris lamina -dcn – kisagymagok -PC – Purkinje sejt -ch pl – plexus choroideus

A mesencephalon fejlődése éretlen mesencephalon szárnylemez alaplemez tetőlemez fenéklemez sulcus limitans éretlen mesencephalon

A telencephalon, a basalis ganglionok fejlődése

Telencephalon – basalis ganglionok fejlődése http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/ Ganglionic_eminence_mice_E12.5_doi_10.1186_1747-5333-1-16-1.jpg -a legtöbb interneuron a cerebralis cortexben a medialis ganglion eminenciából származik (MGE) - MGE-ből migrálnak tangenciálisan (parallel to the brain surface) és betelepednek a cortexbe

A cortex celluláris differenciálódása Pyramis sejtek a ventricularis zónából származnak -glutamáterg Interneuronok a ganglion eminenciából Cajal-Retzius sejtek szekretálnak egye extracellularis matrix proteint: reelin, szabályozza a radialis neuronalis migratiót szignálúton keresztül -ventricularis zónából származnak -tangenciális vándorás a marginalis zónában -kontrollálják a radiális gliáról a leválást – rétegekbe rendeződést -éréssel párhuzamosan csökken a mennyiségük http://www.db-thueringen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-28995/Abbildungen%20Dissertation%20Judith%20Rudolph/Abb.%2031%20-%20Schema%20Migration%20Zusammenfassung.jpg Reelin - stop szignál -glycoprotein - RELN gén kódolja -számos extracellularis molecula regulálja a migratiót: Slits, netrins, semaphorins, Reelin Slitek, netrinek, és semaphorinok: szerep a tangentialis migratióban

A cortex celluláris differenciálódása Guiding Neuronal Cell Migrations Oscar Marín, Manuel Valiente, Xuecai Ge and Li-Huei Tsai 2010

Neuronal migration Guiding Neuronal Cell Migrations Oscar Marín, Manuel Valiente, Xuecai Ge and Li-Huei Tsai 2010

Corticalis neuronok migrációjának zavarai – laminációs defektusok Schizophrenia Temporalis epilepsia -túl sok Cajal_Retzius sejt -folyamatos migráció, neurogenezis Lissencephalia -nincsenek gyrusok és sulcusok -defektus a laminációban -a reelin interakciója a receptorral hibás Altzheimer kór -a normális alacsony mennyiségnél is kevesebb Autizmus

Fejlődési rendellenesség Epilepsia

Források dr. Nagy Nándor elődásából a 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 22-es diák