Neurulação e crista neural

Neurulaçãoecristaneural

Tópicosatratarnaauladehoje:

Neurulação

• Origensevolutivosdaneurulação

• Processodeneurulaçãonarã,galinha,ehumano

• PadronizaçãodoseixosAPeDVdotuboneural

• DiferenciacãoneuralnoSNC

CristaNeural

• Perspectivahistórica

• Multipotencialidadedacristaneural

• Migraçãodacristaneural

Ausênciadaneurulação;porempresenciadeprogramaconservadodaneurogênese.

Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios

CristaNeural

?

Tubonervosodorsal?

Desenvolvimentodosistemanervosodeouriços:larva

Garneretal.2016

Garneretal.2016

Desenvolvimentodosistemanervosodeouriços:adultos

Warneretal.2012

Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios

CristaNeural

?

Tubonervosodorsal?

Neurulação?

Desenvolvimentodosistemanervosodehemicordados

Formeryetal.2019

Miyamoto&Wada,2013

Miyamoto&Wada,2015

Evoluçãodaneurulação

Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios

CristaNeural

?

Tubonervosodorsal?

Neurulation

Derivativosdaectoderme

Derivativosdaectoderme

Neurulaçãoemanfibios

Ospasosdaneurulação:(1) induçãodaplacaneural(2) formaçãodaplacaneural(3) dobramentodaplacaneuralpara

formarosulco(4) fechamentodosulcoparaformaro

tuboneural.

Neurulaçãoemgalinha

Ospasosdaneurulação:(1) induçãodaplacaneural(2) formaçãodaplacaneural(3) dobramentodaplacaneuralpara

formarosulco(4) fechamentodosulcoparaformaro

tuboneural.

Neurulaçãoemgalinha

Neurulaçãoprimáriaemgalinha

Neurulaçãosecundáriaemgalinha

Duband,2010

Regiãocaudaldoembryodegalinhade25somitos

ShimokitaTakahashi,2011

Neurulaçãoemgalinha

Rostralneuropore

Caudalneuropore

Week3 Week4

Neurulaçãoemhumano

ANENCEPHALYSpinabifidaocculta

Cerebrospinalfluid

Nervoustissue

Spinabifidacystica

3.Myeloschisis

SPINABIFIDA

1.Meningocele 2.Meningomyelocele

Ácidofólicoreduceaincidênciademãoformaçõesdotuboneuralem~70%

Defeitosnofechamentodotuboneuralemhumanos

Padronizaçãodoseixosdotuboneural

A

P

D

V

Ralluetal.2002

Dubuqetal.2018

EspecificaçãodoeixoAPdotuboneural

Mouse 10 days. http://www.med.unc.edu/embryo_images/

Rombomeros no metencéfalo e myelencéfalo.

EspecificaçãodoeixoAPdocérebro

Noto

Andrews&Nowakowski,2019

Retençãodocrecimentofetaldocérebroemhumanos

EspecificaçãodoeixoDVdotuboneural

Neuroniosmotores

Neuroniossensoriais

EspecificaçãodoeixoDVdotuboneural

Morfologiadeumneuronio

Mielinizaçãonosistemanervosoperiféricoecentral

OsoligodendrócitoscontribuemcomamilinizaçãonoSNC,enquantoascélulasdeSchwanncontribuemnoSNP.

Veiadoladodereitoogrãodemielinizaçãoqueaconteceduranteaadolescência.

Neuroepiteliogerminativodotuboneural

Neuroblastos(célulastroncoepiteliais)proliferamnacamadamaisventriculardotuboneural

Interaçãoglianeuronio

BMP

SHH

Substância branca Neocortex

EstratificaçãoediferenciaçãoneuronalnoSNC

Ekonomouetal.2008

Célulastroncomultipotentesnocerebrohumano

Derivativosdaectoderme

Wilhelm His (Basel 1831-1904), fundador da histologia e do micrótomo

1868 descreve a crista neural como "Zwischenstrang" entre a placa neural e a ectoderme não neural, e a chamo de crista ganglionar.

Sven Hörstadius (Estocolmo 1898-1996), estabelece o termo morfógenos

1950 faz uma grande revisão da crista neural em anfíbios

James Weston (nacido nos EUA) e Par Chibon (nacido em França, sem foto)

Nos anos 1960s usam isótopos radioativos em galinha (Weston) e em salamandra (Chibon) para descobrir diferentes destinos de células da crista neural.

Nicole Le Dourin (nacida em França)

Nos anos 1960s usou isótopos radioativos e desenvolveu a técnica de quimeras codorna/galinha para acompanhar os destinos celulares da crista neural.

HistóriadaCristaNeural

Milestone2(1929):Takingaleaffromthebookofcellfate

DerivadosdaCristaNeural

Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios

CristaNeural

?

Tubonervosodorsal?

CristaNeural?

‘Células semelhantes à crista neural’ em ascídias

Stolfietal.,2015

Modelodaevoluçãodacrestaneuralemvertebrados:

(bipolar tail neurons)

Asascidiascontemcélulasnabordadaplacaneuralquesediferenciamemdestinossemelhantesàscélulasdacristaneural,masnãotemamultipotencialidadedacristadevertebrados(Stolfietal.2015).

UmgrupodecélulaslateraisdotroncoqueexpressamomarcadordecristaneuralHNK-1foramreportadasemteracapacidademigratória(Jefferyetal.2008).

Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios

CristaNeural

?

Tubonervosodorsal?

CristaNeural

ACristaNeural:origemembrionário

ACristaNeural:migraçãoederivados

Cristaneuralcraniana-cartilagem,osso,neurônioscranianos,gliaetecidoconjuntivodafaceCristaneuralcardíaca-melanócitos,neurôniosdacartilagemetecidosconjuntivosCristaneuraldotronco-gânglioscontendoneurôniossensoriais,gângliossimpáticos,medulaadrenal,neurôniosaoredordaaortaCristaneuralvagalesacral-gângliosparassimpáticosdointestino

ACristaNeural:migraçãoederivados

Cristaneuralcraniana-cartilagem,osso,neurônioscranianos,gliaetecidoconjuntivodafaceCristaneuralcardíaca-melanócitos,neurôniosdacartilagemetecidosconjuntivosCristaneuraldotronco-gânglioscontendoneurôniossensoriais,gângliossimpáticos,medulaadrenal,neurôniosaoredordaaortaCristaneuralvagalesacral-gângliosparassimpáticosdointestino

Célulasdacrestaneuraldecamondongo,marcandoaexpressãodeβ-galactosidase

ACristaNeural:migraçãocraniana

ACristaNeural:migraçãocraniana

Kulesaetal.2011

Célulasdacristaneuralcranianaestãoespacialmentedistribuídasaolongodoeixorostrocaudal(A->P)emigramlongasdistânciasdesdearegiãodorsaldotuboneuralatéacabeçaearcosbranquiais.

Derivadocraniofaciaisdacristaneuralemvertebrados

Adameyko&Fried,2016

Sapo:Ave:

Humano:

ACristaNeural:migraçãoederivados

Cristaneuralcraniana-cartilagem,osso,neurônioscranianos,gliaetecidoconjuntivodafaceCristaneuralcardíaca-melanócitos,neurôniosdacartilagemetecidosconjuntivosCristaneuraldotronco-gânglioscontendoneurôniossensoriais,gângliossimpáticos,medulaadrenal,neurôniosaoredordaaortaCristaneuralvagalesacral-gângliosparassimpáticosdointestino

HNK-1

RhoB

HNK-1marcacélulasdacristaneuralemmigração

RhoB-polimerizaaactinaparaestabelecerocitoesqueletoemicrofilamentosparamigração

ACristaNeural:migraçãonotronco

(Slug+RhoB)(perda de cadherina N)

(expressão de integrina α4β1)

(expressão de HNK-1)

Slug-dissociaasjunçõescelularescompactasdoepitéliodacristaneural

RhoB-polimerizaaactinaparaestabelecerocitoesqueletoemicrofilamentosparamigração

CaderinaN-aodiminuir,ascélulassedissociam(ére-expressacomagregaçãoparaformarosgângliosdaraizdorsalesimpática)

Iα4β1regulaaadesãoemigraçãodecélulasdacristaneuraldelongoprazoemmoléculasdematrizextracelular

HNK-1proteínadeadesãocelularquemarcaascélulasdacristaneuralemmigração

ACristaNeural:migraçãonotronco

1) Promueve migración: fibronectina, laminina, tenascina, colageno y proteoglucanos, trombospondina (esclerotoma anterior)

2) Impide migración: efrinas (esclerotoma posterior)

ACristaNeural:migraçãonotronco

HNK-1 (amarillo)

ACristaNeural:migraçãonotronco

Rota1:Cristaneuralmigraventralmenteatravésdoesclerotomanaregiãoanteriordosomita

Rota1:Cristaneuralmigradorsalmenteacimadodermamiotomanaregiãoposteriordosomita

ACristaNeural:migraçãonotronco

Celulasdacristaneuralmigrandoatravésdoesclerotomaanterior

HNK-1

Ephrinevitaamigraçãodacristaneural

Esclerotomaanterior

Esclerotomaposterior

HNK-1

ACristaNeural:célulasmultipotentes

Fatoresparácrinosencontradosnoambienteduranteamigraçãodeterminaramodestinodacéluladacristaneuralqueémultipotente.

Conclusões• Aspectos comparativos do desenvolvimento neural em equinodermos e hemicordados: (a) em

equinodermos a neurogênese acontece em regiões específicas da ectoderme e os neurôniospassamporumasequenciadediferenciaçãoprevisível;(b)emhemicordadoseventosmorfológicossemelhantesàneurulaçãoacontecemnaregiãodocolarinhoesãoinduzidospelobordadorsaldaendoderme(emausênciadenotocorda).

• Os pasos da neurulação primária: i. indução da placa neural, ii. formação da placa neural, iii.dobramento da placa neural para formar o sulco, iv. fechamento do sulco para formar o tuboneural.

• A neurulação secundaria acontece na região lumbar (posterior) por agregação de precursoresmesenquimaisqueformamumtubosólido,seguidapelaaperturadacavidadeinterior.

• O fechamento da neurulação pode acontecer do lado anterior ao posterior (galinha), ou no meioexpandidoofechamentodadobradiçaparaosdoislados(mamíferos).

• O eixo DV do tubo neural determina regiões que induzem neurônios sensoriais do lado dorsal eneurôniosmotoresdoladoventral(sinaisdeindução:BMP,shh).

• O eixo AP do tubo neural determina as distintas regiões do cerebro e a médula espinhal (sinais deindução:Wnts,FGF,RAdo ladoposterior;eexpressãogênicade fatoresde transcrição, incluindogenesHox)

• OSNCseregionalizaoformacamadasdediferenciaçãoneuronal.• Célulassemelhantesacristaneuralestãolocalizadosnabordadaplacaneuralemtunicados(ascidias).• AcristaneuralseoriginanabordadaplacaneuraledependendodaregiãonoeixoAP,ascontribuções

dacristasãonumerosas:esqueleto,dentes,célulastiróides,musculatura,gânglios,etc.• Ascélulasdacristaneuraltemacapacidadedemigrardistânciaslongaspormeiodesinaiscomplexas.