Tubo neural

En el cordado en desarrollo (incluidos los vertebrados), el tubo neural es el precursor embrionario del sistema nervioso central, que está formado por el cerebro y la médula espinal. El surco neural se profundiza gradualmente a medida que el pliegue neural se eleva y, finalmente, los pliegues se unen y se unen en la línea media y convierten el surco en el tubo neural cerrado. En los humanos, el cierre del tubo neural generalmente ocurre en la cuarta semana de embarazo (el día 28 después de la concepción).

Estadios de formación de tubos neuronales.

Desarrollo

El tubo neural se desarrolla de dos formas: neurulación primaria y neurulación secundaria.

La neurulación primaria divide el ectodermo en tres tipos de células:

• El tubo neural localizado internamente
• La epidermis localizada externamente
• Las células de cresta neural, que se desarrollan en la región entre el tubo neural y la epidermis, pero luego migran a nuevos lugares

1. La neurulación primaria comienza después de las formas de placa neural. Los bordes de la placa neural comienzan a engrosar y levantarse hacia arriba, formando los pliegues neuronales. El centro de la placa neural permanece bajo tierra, permitiendo que se forme un groove neural en forma de U. Este groove neural establece el límite entre los lados derecho e izquierdo del embrión. Los pliegues neuronales se inclinan hacia la línea media del embrión y se fusionan para formar el tubo neural.
2. En la neurulación secundaria, las células de la placa neural forman una estructura similar a la cuerda que migra dentro del embrión y huecos para formar el tubo.

Cada organismo utiliza la neurulación primaria y secundaria en diversos grados.

• Neurulation in Neurulation peces procede sólo a través de la forma secundaria.
• In avian las regiones posteriores del tubo se desarrollan utilizando neurulación secundaria y las regiones anteriores se desarrollan por neurulación primaria.
• In mamíferos, la neurulación secundaria comienza alrededor de la 35a somita.

Los tubos neurales de los mamíferos se cierran en la cabeza en el orden opuesto al que se cierran en el tronco.

• En la cabeza:

1. Células de cresta neural migrar
2. Cierre del tubo neuronal
3. Cierra el ectodermo

• En el maletero:

1. Cierra el ectodermo
2. Cierre del tubo neuronal
3. Células de cresta neural migrar

Estructura

Cada una de las cuatro subdivisiones del tubo neural se desarrolla finalmente en distintas regiones del sistema nervioso central mediante la división de las células neuroepiteliales: el cerebro anterior (prosencéfalo), el cerebro medio (mesencéfalo), el cerebro posterior (rombencéfalo) y la médula espinal.

• El prosencefalon más adelante se desarrolla en el telencephalon (cerebrum) y el diencefalón (las vesículas ópticas e hipotálamo).
• El mesencephalon se queda como el cerebro medio.
• El rhombencephalon se desarrolla en el metencefalón (el pons y el cerebello) y el mielencefalón (la medulla oblongata).

Durante un breve período de tiempo, el tubo neural se abre tanto craneal como caudalmente. Estas aberturas, llamadas neuroporos, se cierran durante la cuarta semana en humanos. El cierre inadecuado de los neuroporos puede provocar defectos del tubo neural, como anencefalia o espina bífida.

La parte dorsal del tubo neural contiene la placa alar, que se asocia principalmente con la sensación. La parte ventral del tubo neural contiene la placa basal, que se asocia principalmente con el control motor (es decir, muscular).

Patrón dorsal-ventral

Los patrones del tubo neural a lo largo del eje dorsal-ventral para establecer compartimentos definidos de células progenitoras neurales que conducen a distintas clases de neuronas. De acuerdo con el modelo de morfogénesis de la bandera francesa, este patrón ocurre temprano en el desarrollo y es el resultado de la actividad de varias moléculas de señalización secretadas. Sonic hedgehog (Shh) es un jugador clave en el patrón del eje ventral, mientras que las proteínas morfogénicas óseas (BMP) y los miembros de la familia Wnt juegan un papel importante en el patrón del eje dorsal. Otros factores que se ha demostrado que proporcionan información posicional a las células progenitoras neurales incluyen factores de crecimiento de fibroblastos (FGF) y ácido retinoico. El ácido retinoico se requiere ventralmente junto con Shh para inducir Pax6 y Olig2 durante la diferenciación de las neuronas motoras.

Se establecen tres tipos principales de células ventrales durante el desarrollo temprano del tubo neural: las células de la placa del piso, que se forman en la línea media ventral durante la etapa del pliegue neural; así como las neuronas motoras e interneuronas ubicadas más dorsalmente. Estos tipos de células están especificados por la secreción de Shh desde la notocorda (ubicada ventralmente al tubo neural) y más tarde desde las células de la placa del suelo. Shh actúa como morfógeno, lo que significa que actúa de manera dependiente de la concentración para especificar los tipos de células a medida que se aleja de su fuente.

El siguiente es un mecanismo propuesto sobre cómo Shh modela el tubo neural ventral: se crea un gradiente de Shh que controla la expresión de un grupo de homeodominio (HD) y factores de transcripción básicos Helix-Loop-Helix (bHLH). Estos factores de transcripción se agrupan en dos clases de proteínas en función de cómo les afecta Shh. La Clase I es inhibida por Shh, mientras que la Clase II es activada por Shh. Estas dos clases de proteínas luego se regulan entre sí para crear límites de expresión más definidos. Las diferentes combinaciones de expresión de estos factores de transcripción a lo largo del eje dorsal-ventral del tubo neural son las responsables de crear la identidad de las células progenitoras neuronales. Cinco grupos molecularmente distintos de neuronas ventrales se forman a partir de estas células progenitoras neuronales in vitro. Además, la posición en la que se generan estos grupos neuronales in vivo puede predecirse por la concentración de Shh requerida para su inducción in vitro. Los estudios han demostrado que los progenitores neuronales pueden evocar diferentes respuestas según la duración de la exposición a Shh, con un tiempo de exposición más largo que da como resultado más tipos de células ventrales.

En el extremo dorsal del tubo neural, las BMP son responsables del patrón neuronal. BMP se secreta inicialmente del ectodermo suprayacente. Luego se establece un centro de señalización secundario en la placa del techo, la estructura más dorsal del tubo neural. La BMP del extremo dorsal del tubo neural parece actuar de la misma manera dependiente de la concentración que la Shh en el extremo ventral. Esto se demostró usando mutantes de pez cebra que tenían cantidades variables de actividad de señalización de BMP. Los investigadores observaron cambios en el patrón dorsal-ventral, por ejemplo, el pez cebra deficiente en ciertas BMP mostró una pérdida de neuronas sensoriales dorsales y una expansión de interneuronas.

Shh secreto de la placa del suelo crea un gradiente a lo largo del tubo neurural ventral. Shh funciona de manera dependiente de la concentración para especificar los destinos neuronales ventrales. V0-V3 representan cuatro clases diferentes de interneurones ventrales, y MN indica neuronas motoras.