Нейруляция и дифференцировка нейроэктодермы Эмбрион мыши,

Нейруляция и дифференцировка нейроэктодермы

Эмбрион мыши, 8 сут. : соотношение процессов гаструляции и нейруляции

Нейральная индукция: презумптивная нейроэктодерма

Эмбрион человека: соотношение процессов гаструляции и нейруляции Первичная нейруляция (до крестцового отдела) – формирование нервных валиков и их смыкание с образованием трубки. Вторичная нейруляция (крестцовый отдел и каудальнее) – без образования нервных валиков, за счет эпителизации клеток остатка первичной полоски.

Andrew J. Copp, Nicholas D. E. Greene & Jennifer N. Murdoch The genetic basis of mammalian neurulation Nature Reviews Genetics 4, 784 -793 , 2003 В области первичной нейруляции — замыкание нервной трубки за счет поднятия и замыкания валиков в нескольких точках: Закрытие 1 – на границе заднего и спинного мозга Закрытие 2 – на границе переднего и среднего мозга ( forebrain/midbrain boundary ) Закрытие 3 – в области переднего мозга У мышей различных линий точка закрытия 2 может быть сдвинута антериорнее или постериорнее. У мышей с более антериорным расположением точки 2 чаще встречаются незакрытия нервной трубки

Закрытие нервных валиков в краниальной области 1 этап: Двояковыпуклые нервные валики поднимаются за счет пролиферации и разрастания головной мезенхимы. 2 этап: нервные валики “ выворачиваются ” за счет формирования зон пролиферации и клеточной гибели и сокращения актиновых микрофоламентов в клетках.

a | The site of neural fold fusion is characterized by lamellipodial cell protrusions from the apposing neural fold apices. b | The protrusions interdigitate, which leads to adhesion and fusion of the neural folds. c | Subsequent remodelling of the epithelia, which is accompanied by apoptotic cell death, leads to disruption of the connection between the surface (non-neural) ectoderm (green) and neuroepithelium on each side, and the establishment of separate surface ectodermal and neuroepithelial continuity across the midline.

Аномалии нервной трубки, связанные с нарушением закрытия При отсутствии «закрытия 1» нервная трубка от среднего мозга до нижней части позвоночника остается открытой (краниоспондилосхизом (craniorachisis) (рис. а). Обычно «закрытие 2» и «закрытие 3» у таких эмбрионов нормальное, поэтому у них закрытые и относительно хорошо развитые передний мозг и передняя часть среднего мозга. При нарушении или отсутствии «закрытия 2» развивается экзэнцефалия (рис. b). Последующая дегенерация нервных валиков ведет к превращению экзэнцефалии (на поздних стадиях беременности) в анэнцефалию, при которой свод черепа отсутствует, а мозговая ткань разрушена. Отсутствие «закрытия 3» ведет к анэнцефалии, ограниченной областью переднего мозга и часто ассоциируется с уродствами «расщепления лица» . Если распространение закрытия нервной трубки не может быть завершено в области позвоночного столба, то задняя часть нейропора остается открытой, что ведет к spina bifida (его также называют миелоцеле или грыжей спинного мозга (myelocele) или миеломенингоцеле или грыжей спинного мозга и мозговых оболочек (myelomeningocele) (Рис. b).

Эмбрион человека: Формирование нервной трубки

Нервная трубка: формирование дорзо-вентральных различий

Нервная трубка: формирование дорзо-вентральных различий

Спецификация клеток нервной трубки: Региональная экспрессия факторов транскрипции ( Mash, Lim, Pax и др. ) и Сигнальных молекул ( Delta, Notch, Serrate) определяет спецификацию нейральных клеток в Д-В-направлении

Нервная трубка: Формирование антериально-постериальных различий 6 -8 сут. развития эмбриона мыши

Schematic representation of regions of reported phenotypes in Hox paralogous mutants. Different vertebral elements are denoted by unique shapes, shown in the bottom panel. Aqua-shaded areas demonstrate the regions of anterior homeotic transformations of the somite-derived primaxial phenotypes. Purple-shaded areas show the lateral plate-derived, abaxial phenotypes for each group. The orange background highlights the regions of phenotypic overlap between adjacent paralogous mutants. http: //scienceblogs. com/pharyngula/2007/09/the_hox_code. php

сигнальные молекулы на стадии 3 -5 мозговых пузырей. Нервная трубка: Формирование антериально-постериальных различий Shh Wnt-1 FGF- 8 En-1/En-2 Wnt-1 FGF-8 Градиент En-1 и Е n- 2 Антериальный организатор Истмус-организатор Организатор “ zona limitans”

Сегментация головного мозга: стрелками указаны сигнальные зоны. Нервная трубка: Формирование антериально-постериальных различий

Нервная система: другие антериально-постериальн ые паттерны экспрессии генов СП ГБ

Миграция клеток нервного гребня: туловищная область

Миграция клеток нервного гребня: туловищная область

ромбомеры и жаберные дуги: миграция клеток НГ ромбомеры и жаберные дуги: экспрессия НОХ-генов Миграция клеток нервного гребня: головная область HOX не экспрессируются в r 1 , так как их экспрессию блокирует FGF-

Вклад клеток нервного гребня в состав костей черепа и дермы кожи

Судьба клеток нервного гребня, мигрирующих каудальнее 6 -й жаберной дуги

Миграция клеток нервного гребня: миелинизация периферической нервной системы

Спецификация нейральных и глиальных клеток: латеральное ингибирование У млекопитающих: Notch 1 ранний маркер глиальных клеток, потом – GFAB, Винментин и FABP

The Notch pathway Активируется в ответ на межклеточное (‘ trans ‘) взаимодействие трансмембранного лиганда Delta и трансмембранного рецептора Notch. Delta – обнаруживается как в генерирующих, как и воспринимающих сигнал клетках), поступает в лизосомы (by dynamin- and neuralized-dependent endocytosis). Notch — может взаимодействовать с Delta как своей ( cis -взаимодействие ) , так и соседней клетки ( trans- взаимодействие). После формирования trans- комплекса: 1) от Notch отрезвется внеклеточный домен (он потом утилизируется в клктке, генерирующей сигнал). 2) От остатка Notch отрезается внутриклеточный домен, который транспортируется в ядро (трансдукция Notch- сигнала). The endocytosis of Delta bound to Notch extracellular domain in signal-generating cells and/or Delta alone in signal-receiving cells is necessary for maximum Notch signalling. http: //www. nature. com/nrm/journal/v 3/n 8/fig_tab/nrm 883_F 4. html Nature Reviews Molecular Cell Biology 3 , 600 -614 (August 2002)

Ассиметричные деления в нейроэктодерме.

1 — вентрикулярная зона (слой тел глиальных клеток); 2 — субвентрикулярная зона; 3— промежуточная зона; 4 — корковая пластина; 5— краевая зона; поперечный срез закладки головного мозга внутренняя поверхность 5 4 3 2 1 Радиальная глия – разметка коры; биполярные нейроны мигрируют по радиальной глие, следуя изгибам отростков глиальных клеток (чем больше и сложнее мозг, тем больший процент нейронов следует по пути радиальной миграции: у мыши – около 75%, у человека – около 90%); после окончания кортикогенеза клетки радиальной глии превращаются а астроциты.

Экспрессия рецептора G-CSF отчётливо выявляет клетки радиальной глии в разных отделах эмбрионального мозга мыши на разных сроках развития (в днях). Из публикации Kirsch et al. , 2008.

Установление слоев клеток в кортикальной пластинке http: //en. wikipedia. org/wiki/Reelin. Клетки Кахаля-Ретциуса ( Cajal-Retzius cells ) — рано образующиеся нейроны, которые заселяют маргинальную зону коры мозга; синтезируют и секретируют гликопротеин рилин ( reelin). У мутантных по нему мышей нарушена моторика reeler — ( «крутящийся» ). Рилин крайне важен для правильной миграции кортикальных нейронов. Нарушенный кортикогенез у мыши-мутанта reeler ( гликопротеин рилин отсутствует). В эмбриогенезе нарушено позиционирование формирующихся клеточных слоев коры (слои коры инвертированы)

поперечный срез закладки спинного мозга

Гомеобоксные гены сем-ва LIM : комбинация экспрессирующихся генов определяет направление роста отростка мотонейрона.