09/10/17. Neurulação. Gastrulação. h(ps:// Gastrulação: 3a semana. 1mm

Transcrição

1 Neurulação Gastrulação h(ps:// Gastrulação: 3a semana 1mm 1

2 Disco embrionário trilaminar Anatomical aspects of early neural development Derivados da ectoderme 2

3 Neurulação Inicia-se final 3a semana Notocorda Mesoderme axial- processo notocordal Células-pré-cordais Notocorda -fusão endoderma subjacente -20o dia processo notocordal apnge extensão máxima -24o dia- tubo sólido -núcleo pulposo discos intervertebrais 3

4 Funções notocorda Estrutural: Age como um eixo rígido de apoio para o embrião EsqueléPco: Precursor da Coluna Vertebral (discos intervertebrais) INDUÇÃO: Induz a formação do PLACA NEURAL Neurulação: Vista dorsal x transversal Placa neural 4

5 16-18o dia 50% ecto diferencia em neuroectoderma 18o. dia Crescimento eixo longitudinal -Alongamento diferencial do disco e placa senpdo cranial -Linha e nó regridem e degeneram Invaginação placa neural: sulco e pregas neurais Início diferenciação mesoderma intraembrionário 5

6 Início 4a semana Sulco mais profundo Pregas neurais se aproximando Tubo neural formado 22o semana Cristas neurais 6

7 Mesoderme paraxialsegmentação-somitos Visão dorsal: somitos Segmentação mesoderma paraxial- somitos-vértebras sem segmentação - calota craniana Notocorda e TN induzem diferenciação mesoderma paraxial 7

8 24-26o dias Fechamento TN- SNC Vesículas encefálicas Malformações congênitas: Defeitos no fechamento do tubo neural - DTN Migração cels crista-emt e dobramento lateral 8

9 Transição epitélio-mesênquima Migração do dorso para a região ventro lateral agrupadas em quatro divisões no senpdo crâniocaudal: cranial; vagal; tronco e lombossacral. Células das cristas neurais Cranial: arcos branquiais (face) darão origem a estruturas faciais, tais como tecidos conjunpvos, incluindo carplagem e ossos da face; melanócitos; ossículos da orelha média; alguns tecidos oculares; neurônios e glia (sistema nervoso periférico); células das leptomeninges (pia-máter e aracnoide); células do Pmo e odontoblastos. Tronco se diferenciarão nas estruturas do sistema nervoso periférico (neurônios e glia) do tronco e membros; células das leptomeninges (aracnóide e pia mater) da medula espinhal; células da medula da glândula adrenal e melanócitos região cardíaca. formarão o septo aórpco-pulmonar, a parede muscular e conjunpva das grandes artérias que se originam no coração e o endotélio dos arcos aórpcos., células parafoliculares da glândula Preoide e as carplagens da laringe e melanócitos. 9

10 Células da Crista vagal - em conjunto com células das cristas neurais da região lombossacral - migram para a parede do intespno primipvo, onde se diferenciarão em neurônios dos plexos submucosos e mioentéricos do tubo digespvo. Após dobramento Final da 4a. Semana: TN fechado; Células da crista migraram para diferentes despnos Embrião passa a ser cilíndrico Saco vitelino 2ario deixa de recobrir o embrião ventral/te e passa compor parte intespno Cav. AminióPca deixa cobrir apenas a região dorsal e envolvêlo completamente 10

11 Dobramento: disco para cilíndro Final da 4a semana- 4mm comprimento Neurulação 11

12 Neurulação Como a morfogênese do tubo neural é orquestrada? Organismos-modelo Annbio-Xenopus Gastrulação inicia-se no lábio dorsal do blastóporo- notocorda 12

13 A descoberta da indução: duplicação do lábio dorsal blastóporo an\íbio Tecido dirige o desenvolvimento de outro vizinho 1924: Spemann and Mangold xenopus Filme experimento h(ps:// Organizador Células adotam um padrão instruídas por outras células O que essas células secretam? Qual a natureza molecular desse sinal? >70 anos depois, ainda não se compreende totalmente 13

14 Organizador lábio dorsal do blastóporo O que esse tecido secreta que INDUZ a diferenciação neural? Em busca de sinais???? Smith and Harland Noggin Não é indutor diretoantagonista We have cloned a cdna encoding a novel polypeppde capable of inducing dorsal development in Xenopus embryos 14

15 Expressão de noggin e chordin e follistatin no lábio dorsal do blastóporo Noggin, chordin, follistatin Inibidores de BMP. BMP? Molécula sinal, fator de crescimento Bone morphogenepc protein Então BMP é o sinal?????? 15

16 Transdução sinal Superexpressão chordin induz um segundo eixo neural 16

17 BMP BMP Neural Epidermal Remoção da via de sinalização de BMP Fenótipo Neural 17

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19 Ausência de qq sinal.. Neural Modelo de diferenciação neural por default E em outros modelos, é parecido? 19

20 A indução neural de aves também requer a inibição de BMP? A expressão ectópica de chordin não induz tecido neural 20

21 Então, FGF é o indutor neural de aves? Inibidor de FGF 21

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23 BMP signaling and speci\ication of ectodermal fate ES cell murina, humana ES e ips humana: 2 inibidores via Smad 23

24 ES e IPS cells Noggin + inibidor ALK receptor Oct4 pluripotente Pax6- neural Oct4+ Oct4 (pluripotencia); PAX6 (neural) Precursor neuronal tuj1 Dopaminérgico - TH (Prosina hidroxilase) Experimentos elegantes de Spemann revelou fatores de indução neural: --aplicados em ES humana 24

25 Indução Epidermal Ectoderma Neural Padronização Rostral-caudal Neural Neural Dorso-ventral Neural Neural Proliferação Diferenciação Sinalização combinatória quanpdade das moléculas sinalizadoras expressa varia em diferentes níveis. 25

26 O tubo neural é posicionado com uma assimetria anatômica Dorsal: Epiderme Ventral: Notocorda Lumsden, A. & Graham, A., A forward role for Hedgehog. Current Biology, 5(12), pp O tubo neural é posicionado com uma assimetria anatômica Dorsal: Epiderme> BMPs Ventral: Notocorda > Sonic Hedgehog > inbidores de BMP BMPs / Shh Liem, K.F., Jessell, T.M. & Briscoe, J., Development 127(22), pp Gilbert Developmental Biology 8 th ed. 26

27 A proporção relativa de Shh vs BMP determinam os destinos neuronais do tubo neural ao longo do eixo DV. Dorsal/ventral Speci\ication dorsal=sensory ventral=motor Ventral is specified by notocord, via Sonic hedgehog (Shh) Dorsal by ectoderm via TGF-β à roof plate à more TGF-β PADRONIZAÇÃO ROSTRO-CAUDAL DO TUBO NEURAL Lumsden, A. & Graham, A., Current Biology, 5(12), pp Existem sinais rostro-caudais que se sobrepõe à indução neural? Otto Mangold s experiment O mesoderma subjacente ao ectoderma provê sinais correspondentes a coordenada rostro-caudal.? 27

28 Superexposição a ácido retinóico gera mutantes caudais. controle Ácido Retinoico PADRONIZAÇÃO ROSTRO-CAUDAL DO TUBO NEURAL FGF, RA, Wnt Lumsden, A. & Graham, A., Current Biology, 5(12), pp FGF, RA, Wnt BMP Shh Lumsden, A. & Graham, A., Current Biology, 5(12), pp

29 Epiblasto Ectoderma Neurectoderma Progenitores neurais Indução Padronização Diferenciação Pósmitótica Neural induc=on: old problem, new findings, yet more ques=ons Claudio D. Stern 29

30 Começando a entender a complexidade da indução neural. Cascade of sequenpal events Bibliogra\ia h(p:// 30

31 Chordin- De Robertis 1995, at last, the concept of a neural inducer and the idea of neural phenotype as the default outcome of ectodermal differenpapon came together. De RoberPs and colleagues idenpfied chordin, another new dorsal lip protein that could directly induce a neuraxis. They also showed that bone morphogenepc protein-4 (BMP4), a growth factor related to acpvin, inhibited the neuralizing acpvity of both chordin and noggin in Xenopus embryos. The same group soon found that chordin directly binds and inacpvates BMP4, and Harland and colleagues reported a similar funcpon for noggin. This is not the end of the story, however. Recent findings indicate that the neural ectoderm is specified in the blastula, before the Spemann organizer even forms. Fibroblast growth factor (FGF) signalling is required at this stage to enable later neural differenpapon. In Xenopus at least, the anterior but not the posterior neural ectoderm is specified at the blastula stage, through a mechanism that already involves noggin and chordin. These and other studies are now elucidapng the genesis of the 'default' state. 32

32 HemmaP-Brivanlou and Melton, who reported in 1994 that inhibipon of the acpvin II receptor coul De RoberPs and colleagues idenpfied chordin, Sinalizadores? Fatores de crescimento: FGF TGF-B: BMP Wnt Shh 33

33 Comunicação célula-célula Paracrine Factor Gradients Motor neurons (PNkx6.1 and Pax6 overlap) DifferenPaPon of the Neural Tube Neural tube must maintain dorsal-ventral polarity Sensory neurons- dorsal Motor neurons- ventral Accomplished by inducpve cascades Dorsal: BMPs from epidermisàroof plate cells in neural tubeàtgf-b cascadeàcell differenpapon Ventral: Sonic hedgehog from notochord and repnoic acid from somitesàfloor plate cells of neural tubeàshh gradientàcell differenpapon 34

34 Experimentos de dissociação celular 1989-Grunz and Tacke O que determina a padronização rostro-caudal? Existem sinais rostro-caudais que se sobrepõe à indução neural? Otto Mangold s experiment Explante de Mesoderma Ectoderm Resposta embrionária Nível RC do segundo eixo Rostral Ectoderm Midbrain Ectoderm Midbrain Ectoderm Caudal Modified from Stern, C.D., Nature reviews. Neuroscience, 2(2), pp

35 PADRONIZAÇÃO DORSO-VENTRAL DO TUBO NEURAL Lupo, G., Harris, W. a & Lewis, K.E., Nature reviews. Neuroscience, 7(2), pp Inibição do Receptor BMP HemmaP-Brivanlou and Melton, who reported in inhibipon of the acpvin II receptor The acquisipon of a neural idenpty by ectodermal cells in the absence of instrucpve signaling forms the basis of the neural default model 36

36 Embryonic stem cells and the default model for neural induction h(p://learningobjectsdev.wesleyan.edu/neurulapon/animapon/final_orange.mov 37