Universidad de Murcia

Transcripción

1 Desarrollo macroscópico del Sistema Nervioso Francisco Alberto García a Sánchez Departamento de Métodos de Investigación y Diagnóstico en Educación Universidad de Murcia fags@um.es En este apartado del módulo vamos a repasar el desarrollo del sistema nervioso, empezando por una visión macroscópica. El alumno que quiera ampliar contenidos puede enriquecer y pormenorizar su conocimiento visitando la página WEB sobre Embriología del sistema nervioso central Desarrollo macroscópico SNC 1

2 De Cigoto a Blastocito La formación de un nuevo ser humano comienza con la fusión de los dos gametos: el óvulo femenino y el espermatozómasculino. Su fusión, aún en las Trompas de Falopio de la mujer, da lugar al cigoto, primera célula del nuevo ser. A lo largo de su descenso hasta el útero el cigoto se va dividiendo por mitosis constituyéndose primero en la mórulay después la blástula, cuando pierde la zona pelucidaque la envuelve y en su interior entra líquido. El blastocito, ya en el útero materno buscaráanidar en sus paredes para asegurarse la alimentación, comenzando así verdaderamente el embarazo. Actividad: Buscar Mórulaen Wikipedia(primera acepción cuando buscamos mórulaen Googleo tecleando Y a partir de ahíexplorar términos como blastula, gastrulay gastrulación, ectodermo, endodermo y mesodermo, etc Desarrollo macroscópico SNC 2

3 Francisco Alberto García Sánchez Periodo de Blastocito Mientras se produce la implantación del blastocito o blástula en las paredes uterinas, podemos distinguir el trofoblasto (que dará lugar a los necesarios anexos placentarios para asegurar el crecimiento del embrión) y el embrioblasto (conjunto celular que queda en el interior del blastocito, coloreado de azul en la imagen de arriba, y que habrá de dar lugar al embrión). La siguiente fase en el desarrollo del nuevo ser se denomina GASTRULACIÓN. Es el comienzo verdaderamente de la formación del Sistema Nervioso Central (SNC). Empezamos por distinguir en el embrioblasto dos capas celulares (como vemos abajo), entre las cuales aparecerá una tercera capa como puede verse en la imagen de la siguiente página. Desarrollo macroscópico SNC 3

4 En la imagen inferior, en la que estamos mirando la parte interior del corte transversal que señalamos en la imagen superior, vemos la aparición de esa capa intermedia (célula en rojo) que conforma en mesodermo; mientras que la capa superior (células en azul) conformarían el ectodermo y la capa interior (células en amarillo) el endodermo. Estas tres capas celulares primitivashabrán de dar lugar a todo el nuevo individuo. Desarrollo macroscópico SNC 4

5 Más en concreto vemos en esta imagen que tipos de estructuras son las que cada capa celular primitiva iráconfigurando a lo largo del desarrollo embrionario. Lo que a nosotros ahora nos interesa detenernos en los cambios que va a ir sufriendo el ectodermo ya que él es el encargado de formar, junto a la epidermis de la piel, el sistema nervioso. Actividad: Explora el concepto de enfermedades neuroectodérmicasy justifica la aparición de síntomas en la piel y el sistema nervioso a partir de su génesis ectodérmica común. Puede ser útil la lectura del artículo que puedes descargar en pdfen Desarrollo macroscópico SNC 5

6 Es un proceso de crecimiento celular por mitosis que va provocando el pliegue del tejido sobre símismo hasta el cierre del tubo neural. En el esquema que acompaña estas líneas vemos, en dibujos muy sencillos, la representación de cortes transversales del embrión, cada vez más desarrollado, que muestran la formación del surco neural(conforme se va cerrando la placa neuralinicial), el tubo neural (una vez que se fusionan los extremos de la placa neuralplegada sobre símisma) y la cresta neural(límites de la placa neural inicial) que finalmente darálugar a los ganglios raquídeos de la médula espinal (tomado de Lagman, 1990, Fig. 20-2). Todo este proceso se inicia a partir de la formación de la notocorda, estructura que aparece en el mesodermo e induce genéticamente la transformación de las células situadas en el ectodermo, inmediatamente por encima de ella, en células que han de formar el sistema nervioso. Fallos en la formación del sistema nervioso pueden ser debidos a una inducción deficiente de la notocorda. Desarrollo macroscópico SNC 6

7 En estos dibujos apreciamos con más detalle el mismo proceso, acompañando la visión transversal con una vista desde arriba de lo que correspondería a la espalda del futuro embrión. Vemos como ya a los 20 días de la gestación, la parte central del sistema nervioso en formación se ha constituido en surco neural, mientras que los extremos continúan siendo una placa neural. En esta fotografía vemos una sección tranversal del canal neuralen formación en un embrión de ratón: NE= celulas neuroepiteliales, donde se concentra actina y otros elementos del citoesqueleto. La flecha inferior señala la notocorda, situada justo por debajo del punto medio que hace de bisagra (MHP); L= neural lumen. Tomado de Sadler(1998). MRDD Research Review, 4, Desarrollo macroscópico SNC 7

8 18 días 20 días Estos otros dibujos corresponden al mismo momento evolutivo, 18 y 20 días después de la gestación respectivamente. La zona coloreada de azul corresponde al tejido nervioso en formación: placa neuralen los extremos y surco neuralen la zona central ya a los 20 días. Alrededor de ese surco neuralse aprecian los somitas, estructura primitiva que terminaráconfigurando las vértebras que habrán de proteger a la médula espinal. Tomado de Sadler, T.W. (1990). Lagman. Embriología Médica. Madrid: Panamericana (5ªEd.).. Fig. 20-1: A) 18 días; B) 20 días Desarrollo macroscópico SNC 8

9 Avanzamos ahora unos días más en el desarrollo intrauterino y en la formación del Sistema Nervioso Central (SNC). Y a los 22 días vemos como la parte central de la estructura nerviosa en formación ha terminado por fusionar los dos extremos del surco neuralconstituyendo ahora el tubo neural. Ese proceso de cierre paulatino seguiráavanzando desde el centro hacia los extremos como si fuese una cremallera de dos direcciones. Una vez cerrado el tubo neural, éste permanece hueco en su interior y esa oquedad constituirálos diferentes espacios que conforman el sistema ventricular del encéfalo y el canal ependimarioque recorre la médula espinal, todo ello ocupado por líquido cefalorraquídeo. A su vez, las paredes del tubo neuralirán aumentando el número de sus células (siempre por división mitótica), las cuales irán estructurándose (a través de un proceso de migración celular que luego estudiaremos en el desarrollo microscópico) hasta configurar la conformación definitiva de la médula espinal (en la región de la columna vertebral) y del encéfalo (en la región craneal). Desarrollo macroscópico SNC 9

10 22 días 23 días En estos otros dibujos (tomados de Sadler(1990). Lagman. Embriología Médica. Madrid: Panamericana, 5ªEd.), con algo más de detalle, vemos el mismo proceso comentado anteriormente. De nuevo resaltamos en azul el tejido nervioso en formación. Llamamos la atención sobre la existencia simultánea de placa neural (aún presentes en los extremos craneal y caudal del embrión en formación), surco neural(conforme nos acercamos al centro desde ambos extremos) y tubo neuralya formado en la zona central a los 22 días de gestación. Igualmente, llamamos la atención de la formación de los somitas que finalmente han de fusionarse para conformar las vértebras de la columna vertebral. Un fallo en la fusión de esos somitas en este momento, sería el responsable de la formación de un problema de disrafismoespinal o espina bífida, que puede dejar secuelas neurológicas por afectación de la médula espinal. Desarrollo macroscópico SNC 10

11 Embrión de ratón Corresponde a un embrión humano de 20 y 22 días respectivamente Vemos en estas fotografías el proceso al natural: A) Embrión de ratón, corresponde a embrión humano de 20 días; B)Embrión de ratón corresponde a embrión humano de 22 días. Aunque se trate de embriones de ratón, en este momento del desarrollo y compensando las diferencias en días de gestación, la imagen que veríamos en un embrión humano sería la misma. Tomado de Sadler(1998). MRDD Research Review, 4, Desarrollo macroscópico SNC 11

12 24 días Vemos aquílos dibujos esquemáticos de un embrión humano a los 24 y 25 días de gestación respectivamente. Sobre todo en la segunda imagen vemos como empieza ya a plegarse el embrión en formación, los somitas están ya todos formados, y la estructura nerviosa estáconformada casi exclusivamente por tubo neural: sólo quedan por cerrar el neruoporoanterior o craneal y el posterior o caudal que se cerrarán apenas unos días después Desarrollo macroscópico SNC 12

13 Embrión humano de días Embrión humano de días Aunque no lo parezca, estas imágenes corresponden a embriones humanos. La primera de ellas a un embrión humano de aproximadamente días de gestación, y la segunda entre 28 a 30 días (retirado el saco amniótico): 1) Saco exterior de la vesícula óptica 2) protuberancia maxilar 3) protuberancia mandibular 4) protuberancia hioidea 5) corazón 6) somitas con médula espinal adyacente 7) rudimentos de la yema del miembro inferior 8)la cola Tomado de Jones(1990). Atlas de Malformaciones Congénitas. Madrid: Interamericana-McGraw/Hill. Página 711, figura 3-8 y página 712, figura 3-9 Desarrollo macroscópico SNC 13

14 Embrión humano entre 50 y 60 días de gestación. Embrión humano de 70 días de gestación Pasados unos días más vemos ya una imagen en la que reconocemos mucho más la forma y estructura del futuro nuevo ser humano. Desarrollo macroscópico SNC 14

15 4 semanas de gestación Asípues, con 28 días aproximadamente ya tenemos cerrado completamente el tubo neuraldel nuevo ser. A partir de este momento el SNC se iráformando internamente siempre aislado y protegido del resto del organismo. A lo largo de esa formación y sobre todo la parte anterior del SN iráplegándose hasta conseguir su forma definitiva, respetando siempre la oquedad interior. En los primeros momentos distinguimos fácilmente las divisiones básicas del SNC: prosencéfaloo cerebro anterior (que darálugar al telencéfalocon sus hemisferios cerebrales), el mesencéfaloo cerebro intermedio (que seráel que menos crezca, estrechando su cavidad interior has formar el denominado acueducto interventricular o de Silvio, cuya estenosis o estrechamiento ocasiona frecuentemente hidrocefalia) y el rombencéfaloo cerebro posterior (en el que aparecerán estructuras tan representativas como el tronco del encéfalo o el cerebelo). Todo ello continuado por la médula espinal, siempre recorrida por su cavidad interior conocida por canal ependimario. a)vista lateral de las vesículas encefálicas y de la parte de la médula espinal en un embrión de 4 semanas de gestación. b)esquema de las cavidades de las tres vesículas encefálicas y de la médula espinal. Imagen tomada de Lagman(1990). Fig Desarrollo macroscópico SNC 15

16 6 semanas de gestación Unas semanas después vemos como sigue plegándose el SNC en formación y desarrollándose las distintas oquedades que forman el sistema ventricular en su interior. A) Vista lateral de las vesículas encefálicas de un embrión humano a comienzos de la 6ªsemana de gestación. B) Corte por la línea media de las vesículas encefálicas y la médula espinal en un embrión de 6 semanas de gestación. C) Esquema de las cavidades de la médula espinal y de las vesículas encefálicas. Esas cavidades conformarán el sistema ventricular donde se produce el líquido cefalorraquídeo que baña también por fuera todo el SNC. Imagen tomada de Lagman(1990). Fig Para ampliar conocimientos sobre el desarrollo embriológico del SN recomiendo, al alumno que lo desee, la lectura del texto del Dr. Hermes Bravo que puedes descargar en pdf desde la guía tutorial de estos contenidos. Igualmente es recomendable la consulta del Curso en Línea de Neuroamatomía que puedes visitar sin limitaciones en la dirección linea/cap13/html/inca.html Desarrollo macroscópico SNC 16

17 Granulaciones aracnoideas Ventrículos laterales III Ventrículo Cerebelo IV Ventrículo En esta imagen vemos como el sistema ventricular (en el que continuamente se produce líquido cefalorraquídeo) se comunica entre sus distintos espacios a través de pasos estrechos (como el acueducto de Silvio, entre el III y IV ventrículo). También se comunica, por debajo del cerebelo, con un espacio que queda entre el hueso y el SN de forma que todo el encéfalo y la médula espinal están como flotando en ese líquido cefalorraquídeo. Este sistema constituye un circuito cerrado: el líquido se produce en los distintos ventrículos y se reabsorbe en las granulaciones aracnoideasen la parte alta de la corteza cerebral. Si el tránsito del líquido se interrumpe por la obstrucción de alguno de sus pasos estrechos, se produciráacumulación en las zonas implicadas y tendríamos un problema de hidrocefalia que habría que tratar con la derivación correspondiente a través de un catéter, del exceso de líquido acumulado a otro punto del organismo. Desarrollo macroscópico SNC 17

18 Asípues, partíamos de un SNC más o menos lineal en las primeras semanas de desarrollo intrauterino, que se ha ido plegando sobre símismo dando lugar a sus distintas secciones. Entre dichas secciones, destaca especialmente el crecimiento que ha seguido la región del prosencéfaloo cerebro anterior y especialmente dentro de él el telencéfalocon sus hemisferios cerebrales. Estos crecen tanto en el ser humano que han cubierto poco a poco prácticamente el resto de las estructuras del SN en la región encefálica. Además, esos hemisferios cerebrales, inicialmente lisos, se han desarrollado especialmente hacia el final de la etapa de desarrollo intrauterina aumentando espectacularmente el número de células en sus capas más externas dando lugar a ese aspecto característico con cisuras y circunvoluciones. Desarrollo macroscópico SNC 18

19 Embrión humano de 6 semanas 1 semana más 3 centímetros Mientras el SNC va viviendo todos esos cambios, el resto del organismo humano va desarrollándose, formando órganos en la etapa embrionaria (hasta la 12ª semana de gestación) que seguirán creciendo en la etapa fetal. Embriones humanos de 9 semanas Desarrollo macroscópico SNC 19

20 Embrión humano de semanas Arriba vemos las etapas finales del periodo embrionario, donde apesar del detalle en los órganos formados, aún el tamaño es muy pequeño. Abajo una vista general de un embrión de aproximadamente 12 semanas de gestación. Desarrollo macroscópico SNC 20

21 Feto humano de semanas Una vez que entramos en el periodo fetal ha terminado ya la fasede organogénesis(que es la más sensible a las malformaciones) en la mayoría de los órganos, los cuales ya sólo tendrán que aumentar su tamaño. El SNC no obstante, tiene que seguir desarrollándose (incluso en la etapa postnatal temprana) permaneciendo aún como un órgano muy inmaduro y en formación. Feto humano de 18 semanas Desarrollo macroscópico SNC 21

22 En todo este proceso de formación el tamaño de la región cefálica ha ido cambiando, y en su interior han ido produciéndose esos cambios que han permitido construir la estructura más compleja del nuevo ser, encargada de asegurar la respuesta del organismo pluricelular como un conjunto coordinado y encargada de aprender con la experiencia. Y especialmente en ella se ha desarrollado la corteza cerebral, muchas de cuyas capacidades son única entre todos los organismo vivos. Desarrollo macroscópico SNC 22