img012

6.2.2. Powstanie cewki nerwowej i obwodowego układu nerwowego

Szybszy rozrost neuroektodermy niż ektodermy właściwej powoduje wgięcie neuro-ektodermy i przekształcenie płytki w bruzdę (rowek), którego brzegi zrastają się u góry, przekształcając go w cewkę nerwową położoną pod ektodermą i niezależną od niej. Proces zrastania zaczyna się w środkowej części bruzdy i postępuje ku tyłowi i przodowi, gdzie kónczy“śię zamknięciem otworów cewki. Miejsce zrostu płyt bocznych będzie również ważną w rozwoju strukturą sygnalizacyjną, określającą molekularnie górną granicę między lewą i prawą stroną układu nerwowego. Po zamknięciu cewki nerwowej płyty podstawne i boczne stają się jej dolnymi i górnymi częściami. Z płyt podstawnych powstają w większości położone u dołu układu nerwowego układy eferentne, w tym ruchowe, natomiast z płyt bocznych w większości: położone grzbietowo struktury układów aferentnych, czuciowych. Płyty podstawne dają początek dolnej części rdzenia kręgowego, podstawnym częściom pnia mózgu, śródmózgowia i międzymózgowia. Z najbardziej do przodu położonej części płyt; podstawnej tworzą się niektóre struktury międzymózgowia i kresomózgowia, ni przykład podwzgórze i niektóre części jądra migdałowatego, jednak kresomózgowii powstaje w większości z przedniej części płyt bocznych. Badania tej fazy rozwoji układu nerwowego ciągle przynoszą nowe, ważne informacje. Tak więc, choć wiem’ już dużo o mechanizmach różnicowania się neuroektodermy, to wiele jeszc-pozostaje do odkrycia i wyjaśnienia.

Także na tym etapie interakcja z mezodermą odgrywa ważną rolę w rozwoji ośrodkowego układu nerwowego. Mezodermą wykształca wówczas dwie ważr struktury: położoną tuż pod neuroektodermą strunę grzbietową, która jest pierwotny szkieletem zarodka, oraz somity - metameryczne, czyli powtarzalne segmenty ukłai ruchowego, tworzące się stopniowo od przodu ku tyłowi po obu stronach ciała. Stru: grzbietowa wydziela kwas retinowy, związek pokrewny witaminie A, którego wpł) definiuje tę część układu nerwowego, która będzie miała budowę segmentouj (metameryczną), to jest będzie położona do tyłu od międzymózgowia. Pojawienie s, somitów w mezodermie indukuje podłużny podział jednorodnej dotąd cewki nerwów

na powtarzalne odcinki — metamery.    ,

Nie cała rynienka nerwowa zostaje wbudowana w ścianę cewki nerwowej, gd' jej części brzeżne tracą kontakt zarówno z cewką, jak i ektodermą, tworząc dj grzebienie rdzeniowe (ang. neural crests) zagłębione pod ektodermę i połozd wzdłuż górnej części cewki nerwowej. Z nich tworzą się wszystkie zwoje ^nerw*“j obwodowego układu nerwowego (w tym rdzeń nadnerczy, będący przekształcon| zwojem współczulnym), neurony lokalnych sieci nerwowych takich narządów,-jelito czy układ rozrodczy, oraz komórki Schwanna, wytwarzające mielinę nerv obwodowych. Ekspresja morfogenów z grupy Krox odróżnia neurony obwodowe, neuronów ośrodkowego układu nerwowego. Z grzebieni rdzeniowych pochodzą tf wszystkie melanocyty — komórki nadające zabarwienie skórze, włosom i tęczó Ponadto, z tych części grzebieni nerwowych, które kształtują się do przodu od p

nerwowej, wykształcają się struktury zupełnie nie związane z układem nerwowym, takie jak kości nosowe, chrząstki łuków skrzelowych (u ssaków przekształcone w trakcie rozwoju w kości żuchwy, kostki słuchowe i kość gnykową), a nawet niektóre partie skóry głowy i niektóre komórki jej mięśni.

rr 6.2.3. Mechanizmy regionalizacji embrionalnej s cewki nerwowej

^podziałach płytki, a następnie cewki nerwowej na regiony uczestniczy szereg tak •"źwanych genów morfogenetycznych (morfogenów). Kilka z nich wspomniano już 4żej. Geny te mogą nadawać odmienny kierunek rozwoju pierwotnie ekwipoten-[alnym obszarom, a nawet inicjować rozwój całych części ciała i narządów, jak na i^kład głowy czy oka. Dzieje się tak dlatego, że ekspresja jednego morfogenu tatem obecność w komórce odpowiadającego mu białka) może indukować ekspresję iset innych genów w ściśle określonym zestawie, a blokować inne geny. Białka łukowane w wyniku translacji tych genów oddziałują na ekspresję jeszcze innych |W, zapoczątkowując całą kaskadę ekspresji setek, a nawet tysięcy genów, iresja niektórych morfogenów następuje jedynie w określonych fazach rozwoju reśionych strukturach, inne ulegają ekspresji dłużej (nawet po zakończeniu okresu yoju) i w większej liczbie miejsc. Ekspresja całego tego zestawu genów określa rakterystykę komórek w danym miejscu i czasie. Te określone, lecz zmieniające jty pewnej sekwencji warunki rozwoju danego obszaru prowadzą do powstania E|r o różnych typach komórek i różnej fizjologii.

Jedną z grup morfogenów są tak zwane geny homeotyczne. Istnieje szereg takich “ , pierwotnie odkrytych podczas badań prowadzonych na muszce owocowej, ale znalezionych u wszystkich zwierząt. Przy tym, geny homeotyczne bezkręgow-kręgowców wykazują bardzo wysoki stopień homologii. Każdy z tych genów Ka stałą sekwencję 180 par zasad, kodującą sekwencję 60 aminokwasów, ^hcja ta jest nazywana „homeobox” albo „domena homeotyczna”. Jest ona _M ^w aminokwasy zasadowe, lizynę i argininę, toteż łatwo wiąże się z kwasami ‘nowymi. Jak wykazują wyniki badań, domena ta w toku ewolucji podlegała dkim zmianom (mówi się, że jest „ewolucyjnie konserwatywna”). Zatem geny myćzne wykazują wysoki stopień homologii strukturalnej i w dodatku często "ją analogiczne funkcje u różnych grup zwierząt. U kręgowców istnieją dwie ‘ rodziny genów homeotycznych, każda po 6 genów, u myszy umiejscowione na chromosomach 6 i 11, a ponadto kilka izolowanych genów z tej rodziny ^mieszczonych w innych miejscach ich genomu.

mia i dolna część cewki nerwowej wykazują zupełnie odmienne zestawy Ji genów transkrypcyjnych, uruchamiających ekspresję wielu innych genów. |nna jako jedyna wykazuje ekspresję genu HNF3p. Płyty podstawne charak-T się ekspresją genu Nkx2.2 oraz genu ISL1, który powoduje rozwój toonów. W płytach bocznych, a także w grzebieniach rdzeniowych, stwierdzamy