img013

ekspresję czynników transkrypcyjnych HNK1, Pax3 i Pax7. Natomiast na granicach j

płyt podstawnych i bocznych ekspresji ulega gen Msxl. Wszystko to definiuje-: odmienne typy komórek, jakie się rozwiną z tych płyt.

Ekspresja pewnych genów homeotycznych następuje w tych częściach cewkij nerwowej, które pozostają w kontakcie ze struną grzbietową, podczas gdy rozwój; części przedniej jest kontrolowany przez inne geny. I tak, w fazie zarodkowej!

9 somitów ekspresję genu Krox-20 obserwujemy w somicie 3 i 5 (somit jest.

ł

$

powtarzającą się strukturą, powstającą w obrębie mezenchymy; jest on prekursorem^: segmentu mięśniowego, wpływa też na rozwój równolegle powstających segmentów] układu nerwowego). Gen homeotyczny Hoxb-l pierwotnie ulega ekspresji w kilku : somitach, poczynając od somitu 4 do tyłu, lecz ekspresja ta zostaje bardzo szybkoj ograniczona do somitu 4. Natomiast ekspresja genów Hoxa-l i Hoxa-2 zachodzi przezji dłuższy czas w kilku somitach, przy czym przednia granica ekspresji genu Hoxa-2$ znajduje się na granicy somitów 1 i 2. Zupełnie odmienna jest ekspresja białka³ kodowanego przez gen homeotyczny Hox 1.3, która zachodzi w komórkach piramidaU; nych kory nowej, także u zwierzęcia dorosłego.

Ważną rolę w regionalizacji układu nerwowego odgrywa tak zwany „organizator, międzymózgowia” (ang. midbrain organizer). Jest to wąska blaszka komórek leżąca poprzecznie do osi mózgu między przednią granicą tyłomózgowia i tylną granicą śródmózgowia. W komórkach leżących na przedniej granicy tej blaszki następują ekspresja genu Wntl, a na granicy tylnej genu FGF8. Ponadto, w blaszce tej następują ekspresja genu Enl. Wszystkie one są niezbędne do ukształtowania się międzymóz gowia i móżdżku.

Ci

Natomiast ekspresja genów homeotycznych z rodziny Pax jest niezbędna regionalizacji przedniej części mózgu. Spośród 9 genów z tej rodziny geny Pax 2 do 8 wpływają na rozwój układu nerwowego. Ekspresja genu Pax6 rozpoczyna sio bardzo wcześnie, pierwotnie uczestniczy on w określaniu miejsca w neuroektodermię z którego powstanie zawiązek oka. Doprowadzenie do ektopicznej (w niewłaściwyn miejscu) ekspresji tego genu powoduje powstanie dodatkowego oka. Tak więc, gei ten stoi na szczycie kaskady ekspresji genów, która prowadzi do uformowania categ narządu — oka. Jednak jego rola na tym się nie kończy, ekspresja tego genu je bowiem uruchamiana także na dalszych etapach rozwoju oka. Między innymi, jest < niezbędny do rozwoju większości tkanek oka, także tych, które nie pochodź z neuroektodermy, a jego ekspresja w niektórych komórkach oka jest stale obecną również u zwierzęcia dorosłego. Współdziała z nim ulegający ekspresji nieco późnie] i na krócej gen Pax 2. Najprawdopodobniej ekspresją genów z grupy Pax steruji białka kodowane przez inną rodzinę genów homeotycznych — Hedgehog (Hh Ekspresja innego białka z tej rodziny, Sonic Hedgehog (Shh), następuje na granic prosomerów (segmentów śródmózgowia), z których powstaną górne i dolne ją<ą wzgórza.

Znaleziono też gen homeotyczny myszy nazwany Rpx, którego ekspresja następu bardzo wcześnie w najdalej do przodu położonej części tarczki zarodkowej, mającej styku ze strukturami powstającymi z mezenchymy. Ekspresja genów z rodzili Orthodenticle (Otxl, Otx2) rozpoczyna się wcześnie i występuje w wielu tkankad

przedniej części embrionu, jednak stopniowo jest ona ograniczana do niewielkiego obszaru przedniej części układu nerwowego. Inaktywacja tych genów powoduje silne zaburzenia rozwoju przedniej części układu nerwowego. Natomiast ekspresja genów homeotycznych takich rodzin, jak Distall-less (Dlx), Nkx czy Empty spiracles (Emx), również zachodząca w przedniej części układu nerwowego kręgowców, następuje później (u myszy po 8,5 dnia od zapłodnienia), przy czym często jest to ekspresja krótkotrwała i występująca w mniejszych fragmentach struktur zarodkowych. Na przykład, ekspresja _;.genów Emxl i Emx2 określa odpowiednio przednią i tylną część kresomózgowia. Tak ę-^więc, zaczynamy rozpoznawać całe kaskady ekspresji genów kontrolujących procesy ^rozwoju, choć do pełnego obrazu brakuje jeszcze bardzo wielu danych.

>.2.4. Rola czynników drobnocząsteczkowych rozwoju układu nerwowego

anki zarodka wpływają na siebie także za pośrednictwem związków drobnocząs-“zkowych. Występuje to na przykład w trakcie rozwoju cewki nerwowej. Jedną ■ pierwszych struktur powstałych z mezodermy jest wspomniana wyżej struna bietowa, leżąca tuż pod cewką nerwową. Na tych wczesnych etapach rozwoju na grzbietowa jest źródłem bardzo ważnych, choć nie do końca jeszcze poznanych, bnocząsteczkowych związków troficznych, regulujących proliferację (namnażanie) óżnicowanie komórek (por. rozdz. 4).

Jednym z tych związków jest serotonina (5-hydroksytryptamina, 5-HT), która ywa wówczas rolę czynnika morfogenetycznego. Taka rola serotoniny, bardziej ' ej jako neurotransmiter (por. rozdz. 2), była początkowo zaskoczeniem dla ..czy, jednak później okazało się, że jest ona dość powszechna — stwierdzamy ją przykład w rozwoju grzebieni rdzeniowych, zawiązków serca czy oka. W wielu kturach ekspresja receptorów serotonergicznych powoduje zahamowanie podziałów orkowych. Gdy ekspresja ta następuje w części środkowej struktury, to ustają niej podziały komórkowe, podczas gdy części brzeżne rozwijają się nadal, co oduje inwaginację (wpuklenie, wgłębienie) zawiązka i utworzenie z pierwotnie ‘kiej struktury pęcherzyka lub cewki. Ponadto, serotonina hamuje migrację ronów grzebieni rdzeniowych, co dzieje się za pośrednictwem receptorów typu 1A, przejściowo obecnych na tych komórkach. Także w późniejszym okresie oju serotonina, a również noradrenalina i acetylocholina, odgrywają rolę ników troficznych wobec rozwijających się aksonów.

Innym związkiem drobnocząsteczkowym odgrywającym ważną rolę w rozwoju adu nerwowego, a wydzielanym przez strunę grzbietową jest kwas retinowy, który uluje ekspresję genów homeotycznych, warunkujących rozwój segmentów "niowych, a hamuje ekspresję innych genów z tej grupy, definiujących przedni inek układu nerwowego. Także inne drobnocząsteczkowe związki dyfundujące ze owiska lub innych tkanek mogą wpływać na rozwój odpowiednich struktur, jeżeli h komórkach nastąpi ekspresja białek receptorowych tych związków.