Sistema Nervoso inicial:

Transcrição

1 MEDICINA NEUROHISTOLOGIA E NEUROEMBRIOLOGIA HUMANA PCI NERVOSO E LOCOMOTOR Sistema Nervoso inicial: Tubo e crista neural: neurodesenvolvimento inicial PowerPoint Lecture Slide Presentation and Copyright 2010 by Dra. Iêda M. L. Guedes, Neurobiologista celular e molecular e Professora da Universidade Federal do Pará Copyright 2004 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

2 O que estudaremos? Aspectos gerais da embriogênese Tubo e Crista Neural A função do Organizador e a indução neural

3 Aspectos gerais da embiogênese Fecundação e Clivagem Implantação e Disco bilaminar Disco trilaminar e Notocorda

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5 1ª SEMANA EMBRIONÁRIA Fecundação Aspectos gerais da embriogênese FUSÃO DOS NÚCLEOS DO ESPERMATOZÓIDE E DO ÓVULO ZIGOTO

6 1ª SEMANA EMBRIONÁRIA Clivagem Aspectos gerais da embriogênese EMBRIÃO COM DIVISÃO MITÓTICA (24 HORAS) BLASTÔMEROS

7 1ª SEMANA EMBRIONÁRIA Clivagem Aspectos gerais da embriogênese 8 blastômeros 4ª clivagem 16 blastômeros 16 blastômeros 32 blastômeros 5ª clivagem MÓRULA 32 A 64 CÉLULAS

8 1ª SEMANA EMBRIONÁRIA Clivagem Aspectos gerais da embriogênese

9 2ª SEMANA EMBRIONÁRIA Disco bilaminar e implantação Aspectos gerais da embriogênese

10 3ª SEMANA EMBRIONÁRIA Disco trilaminar e Notocorda Aspectos gerais da embriogênese

11 3ª SEMANA EMBRIONÁRIA Disco trilaminar e Notocorda Aspectos gerais da embriogênese

12 3ª SEMANA EMBRIONÁRIA Disco trilaminar e Notocorda Aspectos gerais da embriogênese Funções da notocorda: 1. Estrutura Atua como um eixo rígido ao redor do qual o embrião se estrutura define eixo primitivo do embrião 2. Esquelética Base sobre a qual a coluna vertebral se formará base para desenvolvimento axial/indica o local dos futuros corpos vertebrais 3. Indução Induz a formação do tubo neural

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14 Sistema Nervoso inicial Sistema Nervoso inicial Formação do Tubo e Crista Neurais Fechamento do tubo neural Diferenciação primária do tubo neural Diferenciação secundária do tubo neural

15 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial PLACA NEURAL SULCO NEURAL GOTEIRA NEURAL TUBO NEURAL

16 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial Formação da placa neural (células ectodérmicas) Formação do sulco neural Goteira neural (Crista neural) Fechamento do sulco neural - formação do tubo neural

17 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial Desenvolve-se a partir de espessamento do ectoderma Placa neural Metade 3ª semana Dobra-se e forma sulco com pregas neurais Fundem-se início com formação do 1º somito - ambos os sentidos Tubo neural Cristas neurais

18 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial

19 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial A NOTOCORDA INDUZ A FORMAÇÃO DO TUBO NEURAL

20 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial

21 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial

22 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS De neuroectoderma a tubo neural Sistema nervoso inicial

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24 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS Cristas neurais Sistema nervoso inicial Iêda Guedes 23/05/2013 May 23, 2013

25 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS Cristas neurais Sistema nervoso inicial

26 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS Cristas neurais Sistema nervoso inicial Iêda Guedes 23/05/2013 May 23, 2013

27 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS Cristas neurais Sistema nervoso inicial facial structures cardiac outflow tracts neural crest cranial crest trunk crest etc... pigment cells peripheral glia sensory neurons (dorsal root, cranial sensory ganglia) parasympathetic NS enteric NS sympathoadrenal nonmyelinating glia Schwann cell sympathetic neuron adrenal chromaffin cell (adrenal medulla) Iêda Guedes 23/05/2013 May 23, 2013

28 FORMAÇÃO DO TUBO E CRISTA NEURAIS Cristas neurais Sistema nervoso inicial Migração das linhagens Iêda Guedes 23/05/2013 May 23, 2013

29 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial ~18 dias 1,5mm 19 dias ~ 2,0mm

30 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial

31 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial

32 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial

33 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial

34 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial 19 dias ~ 2,0mm dias ~ 3,5mm 21 dias ~ 2,5 mm 22 dias ~ 3mm

35 FECHAMENTO DO TUBO NEURAL Sistema nervoso inicial

36 Sistema nervoso inicial DIFERENCIAÇÃO PRIMÁRIA DO TUBO NEURAL 3 Vesículas e medula espinhal primitiva

37 Sistema nervoso inicial DIFERENCIAÇÃO PRIMÁRIA DO TUBO NEURAL 3 Vesículas e medula espinhal primitiva função sensorial (aferente) função motora (eferente)

38 Sistema nervoso inicial DIFERENCIAÇÃO PRIMÁRIA DO TUBO NEURAL 3 Vesículas e medula espinhal primitiva

39 Sistema nervoso inicial DIFERENCIAÇÃO PRIMÁRIA DO TUBO NEURAL 3 Vesículas e medula espinhal primitiva

40 Sistema nervoso inicial DIFERENCIAÇÃO PRIMÁRIA DO TUBO NEURAL 3 Vesículas e medula espinhal primitiva Mesencéfalo Rombencéfalo Prosencéfalo Flexura mesencefálica

41 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

42 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

43 Iêda Guedes Quinta semana - 8 mm - 5 vesículas May 23, 2013 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

44 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial Tabela 2.1 As vesículas primitivas do embrião originam as estruturas anatômicas principais do indivíduo adulto Vesículas primitivas Estruturas anatômicas Telencéfalo Córtex Cerebral Prosencéfalo Núcleos da Base Diencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Mesencéfalo Mesencéfalo Metencéfalo Cerebelo Rombencéfalo Ponte Mielencéfalo Bulbo Medula primitiva Medula primitiva Medula espinhal

45 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial 1- tubo neural 2- Prosencéfalo 3- Mesencéfalo 4- Rombencéfalo 5- Telencéfalo 6- Diencéfalo 7- Metencéfalo 8- Mielencéfalo 9- Quarto ventrículo 10- Aqueduto de Silvio 11- Tálamo 12- Terceiro ventrículo 13- Ventrículo lateral

46 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

47 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

48 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

49 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

50 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural 52 DIAS Sistema nervoso inicial

51 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial 75 DIAS

52 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

53 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Sistema nervoso inicial

54 DIFERENCIAÇÃO SECUNDÁRIA DO TUBO NEURAL Segmentação do tubo neural Subdivisões e estru turas associadas do tubo neural Divis ões primárias Prosencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Subdivisões Partes constituintes Cavidades Telencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo - Bulbos olfatórios - Hemisférios cerebrais - Epitálamo - Tálamo - Hipotálamo - Infundibulo Metencéfalo - Cerebelo - Ponte Mielencéfalo - Lobos óticos (peixes, répte is, passáros) - Colículo s - Pedúnculo Cerebral - Medula oblonga (BULBO) - Ventrículos laterais - Porção rostral do 3º ventrículo - Maior parte do 3º ventrículo - Aqueduto cerebral - 4º ventrículo Sistema nervoso inicial medula medula medula - Canal central

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56 A Funcão do Organizador A função do organizador Mudança da capacidade indutora do organizador durante a gastrulação Indução da placa neural no ectoderme Padronização do sistema nervoso por sinais vindos do mesoderme O organizador no limite entre mesencéfalo e romboencéfalo Segmentação do romboencéfalo em rombômeros por limite de restrição Surgimento das células da crista neural das bordas da placa neural

57 Função do Organizador O que é Organizador Centro organizador ou região organizadora centro de sinalização que orienta o desenvolvimento do embrião ou de parte dele Nó de Hensen ou primitivo

58 CAPACIDADE INDUTORA DO ORGANIZADOR Indução neural Tubo neural Gástrula inicial - organizador -lábio dorsal blastóporo Indução neural Hans Spelman/Hilde Mangold

59 CAPACIDADE INDUTORA DO ORGANIZADOR Mudança durante a gastrulação Tubo neural Gástrula inicial - organizador -lábio dorsal blastóporo enxerto porção blastóporo - gástrula inicial lado ventral outro embrião embrião completo enxerto com centro de Nieuwkoop região precursora do mesoderma - resultado similar enxerto lábio dorsal - gástrula média tronco/cauda não cabeça A medida que a gastrulação avança eixo ânteroposterior torna-se especificado, as células que formam o organizador em estágios tardios induzem apenas estruturas posteriores alteração na quantidade de indutores

60 CAPACIDADE INDUTORA DO ORGANIZADOR Mudança durante a gastrulação Tubo neural RESSALTAR LÁBIO DORSAL GÁSTRULA INICIAL ORIGINA ENDODERME ANTERIOR/ MESODERMA PROSPECTIVO DA CABEÇA/ CORDOMESODERMA (NOTOCORDA) INDUZ A PLACA NEURAL EXPERIMENTOS ORGANIZADOR SPELMANN - GÁSTRULA INICIAL CENTRO ORGANIZADOR COMPLEXO POSSUI VÁRIAS PARTES DIFERENTES GENES DISPOSIÇÃO MUDA AVANÇO GASTRULAÇÃO

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62 CAPACIDADE INDUTORA DO ORGANIZADOR Mudança durante a gastrulação Tubo neural Nó de Hensen Mesoderme cabeça/ Notocorda Transplante nó codorna embrião pinto Embrião estágio cefálico - enxertado sob o epiblasto mesmo estágio desenvolvimento eixo adicional com somitos sem tecido neural anterior Estágio inicial embrião completo Camundongo nó transplantado epiblasto lateral embrião inicial duplicação embrião sem prosencéfalo Encéfalo anterior requer sinais adicionais do endoderme visceral anterior

63 CAPACIDADE INDUTORA DO ORGANIZADOR Mudança durante a gastrulação Tubo neural Região do Organizador - proteínas Genes fatores transcrição: Brachyury (*), goosecoid (*), Xlim-1 (Spelmann) e Lim-1 (Nó - cam) Genes proteínas secretadas: Shh (*), Xnr-3, cordina, noggin, Xnot2 e Cerberus (Spelmann), Nodal e Cerberus-related (Nó - cam) Goosecoid organizador inicial células originam intestino anterior, placa pré-cordal e notocorda gástrula média Mimetiza quase todas as funções organizador mrna goosecoid injetado blastômero ventral eixo sem cabeça Sinais adicionais envolvidos na indução cabeça e sistema nervoso central

64 CAPACIDADE INDUTORA DO ORGANIZADOR Mudança durante a gastrulação Tubo neural Funções diferentes mesmas proteínas diferentes organismos Xenopus formação da cabeça inibição BMP, Wnt e Nodal inibição ectópica por inibição BMP e Wnt gástrulas iniciais Cordina, Noggin e folistatina antagonizam BMP Dickkopf antagoniza Wnt Cerberus inibe Wnt, Nodal e BMP Embora muitas proteínas sejam produzidas no Organizador e em torno dele, em diferentes vertebrados, elas não têm, todas, precisamente as mesmas funções em todos os modelos experimentais

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66 INDUÇÃO DA PLACA NEURAL NO ECTODERME Sinal indutor Sistema nervoso induzido durante a gastrulação Visto Xenopus gástrulas iniciais - transplante de organizador na epiderme presuntiva SN Tubo neural Xenopus epiderme prospectiva (ectoderme ventral) transplantada epiderme dorsal (tecido neural prospectivo) epiderme desenvolve com tecido neural: SINAL INDUTOR Tecido neural induzido epiblasto pinto enxerto mesoderme da linha primitiva (Nó de Hensen): 1. Nó de Hensen 2. região de mesorme pré-somítico 3. est. 4 somitos desaparece atividade 4. mesmo tempo desaparece - capacidade ectoderme responder

67 INDUÇÃO DA PLACA NEURAL NO ECTODERME Sinal indutor Indução mesodérmica - BMP (bone morphogenetic protein) Tubo neural BMP expresso toda ectoderme Perdida na placa neural Indução neural produção proteínas organizador ligam BMP removendo ação inibidora Cordina/noggin Remoção de BMP não formação SN Iêda Guedes 23/05/2013 May 23, 2013

68 INDUÇÃO DA PLACA NEURAL NO ECTODERME Sinal indutor Tubo neural Destino do ectoderme é Sistema nervoso Modelo de ausência (default) Estado-padrão (default state) ectoderme dorsal desenvolver tecido neural Rota bloqueada BMPs destino epidérmico Função do organizador remover a inibição BMPs bloqueio da atividade Remoção de cordina, noggin e folistatina falha desenvolvimento neural e outras estruturas dorsais e efeito ventralizante e dorsalizante

69 INDUÇÃO DA PLACA NEURAL NO ECTODERME Sinal indutor Tubo neural Falha no Modelo de ausência (default) Mesmo com bloqueio BMP FGF (hipoblasto) ativa genes requeridos indução neural não ativados BMPs Churchill inativado placa neural não se forma Churchill: reprime genes da mesoderme - ativa fator de transcrição neural Sox2 FGF/BMP - Outros genes indução neural vertebrados FGF ativa rota sinalização quinase (ativada MAP) MAP-quinase fosforilação inibidora Smad-1 rota sinalizadora da BMP

70 INDUÇÃO DA PLACA NEURAL NO ECTODERME Sinal indutor BMP limite placa neural Bloqueio por injeção bordo estreitamento Antagonista BMP - alargamento Vertebrados duas decisões separadas: Tubo neural Destinos mesodérmicos/ectodérmicos neural células epiblásticas margem medial e placa neural prospectiva FGF e Churchill Margens laterais da placa neural (ectoderme neural e epiderme se encontram) inibição da sinalização de BMP Indução neural: complexo processo múltiplas etapas primeiros estágios blástula antes da região organizadora ser detectável Conservação evolutiva nós pinto induz Xenopus Medula espinhal não extensão da placa neural mais posterior células-tronco desenvolve extremidade

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72 Ter falhado significa ter lutado. Ter lutado significa ter crescido. ( Maltbie E. Babcock)

73 Question????????