Tema 2: Desarrollo del sistema nervioso

Transcripción

1 Tema 2: Desarrollo del sistema nervioso 1. Fases de desarrollo del sistema nervioso Neurulación: formación del tubo neural. Tiene lugar en la 3ª-4ª semana de desarrollo embrionario. Las lesiones en la formación del tubo reciben el nombre de neural tube defects (NTD s) Diferenciación regional (en médula y encéfalo) y de estas regiones siguiendo un patrón general. El patrón diferencial de distintas partes de encéfalo y médula comienza a aparecer en el segundo mes. Se trata de un efecto macroscópico. Histogénesis: Formación y especialización de los tejidos. Efecto microscópico. Proliferación celular de neuroblastos: segundo y tercer trimestre Migración y diferenciación celular: 2º trimeste y en adelante. Synaptogenesis y pruning (proceso de poda de las sinapsis no relevantes). Formación de las sinapsis entre neuronas y eliminación de las expnasiones innecesarias. En esta fase hay una elevada tasa de muerte celular programada para eliminar las neuronas que está en exceso. 2º trimestre y en adelante. Mielinazión: proceso por el cual los axons se recubren de mielina. Tiene lugar entre el 2 º semestre y los 2 años de vida postnatal. (Mielinización más intensa en el 1er año de vida). 2. Neurulación, formación del tubo neural El sistema nervioso central aparece al comienzo del desarrollo como una placa alargada y en forma de zapatilla de ectodermo engrosado, la placa neural, en la región dorsal media por delante de la fosita primitiva. La neurulación está inducida por la netocorda quien libera numerosos factores que inducen la transformación de las células ectodérmicas en otras piramidales más grandes. Simultáneamente se libera un factor inhibitorio desde alguna otra parte que permite la no neurulación del resto del ectodermo. Este dará lugar a la piel del dorso del embrión. Así pues lo que determina el destino de las células ectodérmicas es el gradiente de concentraciones de los factores de crecimiento. 1

2 Adquisición de pliegues. Poco después, los bordes de la placa neural se elevan y forman los pliegues neurales. Con el desarrollo ulterior, los pliegues neurales se acercan a la línea media y por último se fusionan formando de tal manera el tubo neural. Al unirse los pliegues neurales parte del tejido se libera y forma las crestas neurales. Sus células son mesénquimaticas. Pierden moléculas de adhesión y migran formando estructuras pares como los ganglios sensitivos (= spinal ganglia, =ganglios raquídeos.) No obstante en los extremos craneal y caudal del embrión, la fusión se retarda y temporalmente los neuroporos craneal y caudal. Ambos se cierran entorno al día 28. Luego, al cocnluir el 1er mes, el tubo debe estar cerrado. Según el Langman, la fusión comienza en la región cervical y se extiende en dirección cefálica y caudal. Hay autores que afirman sin embargo, que comienza en varios sitios puntos. En cualquier caso, se sabe que es un proceso específico de esta especie. Defectos del tubo neural por fallos en la fusión. Los defectos del cierre del tubo neural, en general, dan lugar a anomalías muy graves. Las más importantes son: 2

3 Anencefalia: se debe a que el cráneo no se cierra a nivel de la calota. El sistema nervioso expuesto al líquido amniótico, el cual es altamente corrosivo por lo que degenera. Además, a la altura del cráneo, existen defectos menores porque la falta de cierre origina orificios pequeños. Se puede producir o Protusión de las meninges: meningocele o Protusión del tejido nervioso: encefalocele. o Protusión de un ventrículo con su LCR + tej. nervioso + meninges: hidromeningoencefalocele o defecto de Arnold-Chiari Espina bífida: Separación o división de los arcos vertebrales, y puede comprender el tejido nervioso subyacente o no. abierta o cerrada o Espina bífida oculta: el defecto de los arcos vertebrales está cubierto por piel y por lo general no contiene tejido nervioso subyacente. El sitio suele estar indicado por un penacho de pelo que cubre la región afectada. o Espina bífida quística: el tejido nervioso o las meninges o ambos hace protusión a través de un defecto de los arcos vertebrales y de la piel para formar un saco semejante a un quiste. Sólo contiene meninges: meningocele Tejido nervioso incluido en el saco: mielomeningocele. Raquisquisis: los pliegues neurales no se elevan y persisten en la forma de una masa aplanada de tejido nervioso que se expone al líquido amniótico. 3

4 Estos defectos se suelen deber a una herencia multifactorial. Se pueden prevenir aportando ácido fólico a la embaraza. Factores de riesgo: hipertermia, tratamientos para la epilepsia... Tratamiento: gracias a los avances de la cirugía, se puede intervenir a partir del 5-6 mes para reintroducir el tejido dentro del cuerpo del feto. Formación de las meninges El tubo neural va a estar recubierto por las meninges que lo protegen y envuelven. Las tres meninges que existen son: Piamadre: pegado al tejido nervioso Aracnoides Duramadre: forma el saco dural. Muy rígida. La ME y el encéfalo flotan en el interior del saco dural. Las meninges se originan a partir de mesodermo (origen mesenquimático). Reciben una aportación de las crestas neurales; algunas se incorporan a las meninges primitivas para dar las definitivas 3. Diferenciación regional En torno a la 5ª semana, el extremo cefálico del tubo neural presenta tres dilataciones; son las vesículas encefálicas primarias: Prosencéfalo: fore brain Mesencéfalo: midbrain Romboencéfalo Prosencéfalo El prosencéfalo está compuesto por el telencéfalo, que da origen a los hemisferios cerebrales. Para ello crece primero en dirección anterior (lóbulo frontal), a continuación posterior (lóbulo parietal y occipital) y por último lateral (lóbulo temporal). el diencéfalo, que participa en la formación de los ojos, la hipófisis, el tálamo, el hipotálamo y la epífisis (glándula pineal) La luz del tubo sigue la expansión de las vesículas y da lugar a los ventrículos laterales. 4

5 Romboencéfalo El romboencéfalo está formado por el mielencéfalo, la más caudal de las vesículas encefálicas. Forma el bulbo raquídeo el metencéfalo que va desde la curvatura protuberancial hasta el istmo del romboencéfalo. Forma el cerebelo y la protuberancia Las vesículas se van plegando hasta adquirir su forma definitiva. Aparece la incurvación cervical. El romboencéfalo forma la curvatura pontoencefálica) para dar otra vez el cuarto ventrículo. Además, el romboencéfalo da lugar a los pares craneales. Formación de la hipófisis La hipófisis o glándula pituitaria se desarrolla en dos partes completamente distintas: Una evaginación ectodérmica del estomodeo, inmediatmanete por delante de la membrana bucofaríngea, denominada bolsa de Rathke Prolongación del diencéfalo hacia abajo, el infundíbulo Cuando el embrión tiene tres semanas aproximadamente, la bolsa de Rathke se observa como una evaginación de la cavidad bucal, y luego crece en sentido dorsal hacia el infundíbulo. Hacia el final del segundo mes pierde su conexión con la cavidad bucal y se halla en íntimo contacto con el infundíbulo. En el curso del desarrollo ulterior, las células de la pared anterior de la bolsa de Rathke aumentan rápidamente de número y forman el lóbulo anterior de la hipófisis o adenohipófisis. Una pequeña prologación de este lóbulo, la pars tuberalis, crece a lo largo del tallo del infundíbulo y lo rodea. La pared posterior de la bolsa de Rathke se convierte en la pars intermedia que en el ser humano parece tener poca importancia. 5

6 El infundíbulo da origen al tallo y a la pars nervosa o lóbulo posterior de la hipófisis. Está formado por células de la neuroglia y posee, además, cierta cantidad de fibras provenientes de la región hipotalámica. La hipófisis queda alojada en la silla turca del esfenoides. Si el proceso de formación de esta glándula no sucede bien, se pueden forman tumores a partir de la bolsa de Rathke que se llaman craneofaringeomas. Factores moleculares que regulan la diferenciación regional Factor Sony Hedgehog: Secretado por la placa precordal. Afecta a desarrollo del prosencéfalo a nivel de la línea media y ventral. El defecto de Sony Hedgehog da lugar a una malformación conocida como holoprosencefalia (holos en griego= todo), pérdida de las estruturas de la línea media del encéfalo y de la cara. El prosencéfalo no se divide ni regionaliza. Hay distintas formas de holoprosencefalia: - Holoprosencefalia alobar: no se norman ni ventrículos ni lóbulos. Es la forma más grave - Holoprosencefalia semilobar: la separación entre los lóbulos es parcial. Es una forma más leve - Holoprosencefalia lobar: la división de los lóbulos es prácticamente total. Es la forma más leve. Hay que recordar que el desarrollo del SNC afecta a la diferenciación del mesénquima de la cara y viceversa, por lo que estas malformaciones nerviosas pueden acompañarse de alteraciones craneofaciales (hipotelorismo, ciclopia, ) Genes HOX. El cerebro posterior tiene ocho segmentos, los rombómeros, con un patrón de expresión variable de estos genes, quienes otorgan valor posicional a lo largo del eje anteroposterior del cerebro determinando la identidad de los rombómeros y espedificando sus derivados. Afectados por el ácido retinoico. 6

7 4. Histogénesis El tejido nervioso se forma a partir del epitelio pseudoestratificado del tubo neural. La proliferación celular tienen lugar en la zona ventricular (zona adyacente a la luz del tubo). Las células se dividen, ascienden y descienden a lo largo de esta región. Finalmente, cuando ya no se dividen más, migran a sus lugares definitivos. Los distintos tipos celulares del cerebro no se originan sinultaneamente sino que siguen una secuencia temporal 1. Neuroblastos. Van a dar lugar a las neuronas. Maduración en el manto. 2. Glioblastos. Dan lugar Astroglía: presente en la sustancia gris. Forman la barrera hematoencéfalica además de realizar otras funciones. Oligodendroglía: presentes en la sustancia blanca. Forman la mielina para el SNC. 3. Células del ventrículo. Además de estos tipos celulares, en el cerebro tambiñen se encuentra la microdendroglía, células de sistema inmune del SNC. No originan en el sistema nervioso sino en el tejido mesenquimático de los vasos. Formación de la corteza cerebral Las células, que se han dividido, ascienden por unos rieles formados por la glía radial. Lo característico de la migración de estas células en su patrón inside-out. Las células más viejas quedan profundas y las más jóvenes quedan más periféricas. Defectos en la histogénesis Microcefalia: se refiere a una bóveda craneana más pequeña de lo habitual. Como el tamaño del cráneo depende del crecimiento del cerebro, el defecto básico se debe a un fallo en la proliferación celular. Lissencenfalia: defecto en la migración celular. No se forman los surco, los rieles por los que las células deben ascender a la corteza. El cerebro tiene un sspecto liso. Esquizoencefalia: trastorno raro en el que se produce una gran hendidura entre los hemisferios cerebrales, lo que provoca a veces una pérdida del tejido cerebral. Microgiria: Pequeñez de las circunvoluciones cerebrales por atrofia o detención de desarrollo. Polimicrogiria: Un desorden congénito consistente en la presencia de más circunvoluciones cerebrales de lo normal con surcos menos profundos y se acompaña generalmente de otros trastornos de la migración neuronal. 7