Elemente de embriologie cerebrala
Primordiumul sistemului nervos apare īn saptamāna a 3-a a embriogenezei si se dezvolta īn totalitate din ectoblast.
Edificarea sa, neurulatia, reprezinta dupa gastrulatie celalalt fenomen major al evolutiei embrionului tridermic. Īn stadiile timpurii ale dezvoltarii embrionului uman provenit din zigot, zona discului embrionar destinata dezvoltarii unei structuri anumite sufera actiunea unui factor inductor care prin intermediul unei substante biologic active actioneaza asupra unei tinte initiind o dezvoltare competenta. Īn cazul sistemului nervos factorul inductor e reprezentat de aparitia si extensia craniala a procesului cordal īncepānd de la nodulul primitiv. Ţinta este ectoblastul liniei mediane a embrionului īntre nodulul primitiv si placa procordala iar reactia competenta e reprezentata de transformarea sa īn placa neurala.
Prima etapa a procesului o constituie histogeneza tesutului nervos. Neuronul odata format nu mai poate fi īnlocuit, acest determinism avānd expresie genica iar reglarea sa este chimica si asigurata de o serie de factori de crestere (citokine, neuropeptide, neurotransmitatori).
La īnceputul saptamānii a 3-a ectobrastul situat deasupra procesului cordal se hipertrofiaza formānd placa neurala cu un segment proximal mai evazat (placa cerebrala) si un segment distal uniform īngustat (placa spinala). La nivelul placii neurale au loc mitoze intense dānd rezultat santului neural. Acesta se īnfunda pe toata lungimea sa si ramāne limitat de rest 949f59j ul ectodermului prin doua margini proeminente numite plici neurale. Inchiderea tubului neural se realizeaza prin fuzionarea plicilor neurale pe linia mediana. Acest proces īncepe din ziua a 22-a la nivelul primelor 5 somite cervicale si evolueaza atat cranial cat si caudal.
La īnceputul saptamīnii a 4-a, tubul neural primitiv comunica larg cu cavitatea amniotica prin doua orificii situate la extremitati: neuroporul anterior si neuroporul posterior.
Neurulatia continua prin definitivarea fuziunii si diminuarea progresiva a celor doua orificii. Neuroporul anterior se īnchide īn ziua a 25-a iar cel posterior 2 zile mai tārziu. Īn aceasta faza a dezvoltarii, zona mediana dorsala a embrionului prezinta doua regiuni cu structura diferita:
-zona proximala neurala situata īntre nodulul primitiv si placa procordala (diferentierea e marcata de invaginarea īn strat unicelular)
-zona distala care apartine liniei primitive caracterizata prin multiplicarea pluristratificata a epiblastului.
Īnchiderea definitiva a tubului neural prin fuzionarea marginilor sale are drept consecinta refacerea ectodermului supraiacent si formarea materialului neuroectoblastic migrator din versantul extern al plicilor neurale. Acesta se dispune sub forma unei lame celulare unice situata sub ectoblast, dorsal fata de tubul neural.
Dupa ziua a 22-a, lama celulara subectoblastica se īmparte īn doua aglomerari celulare dorsolaterale: crestele neurale. Separatia īncepe la nivelul mezencefalului si evolueza atāt cranial cāt si caudal. Cercetari recente au aratat ca migrarea celulelor cu originea īn crestele neurale se realizeaza sub forma de unde care preced, sunt concomitente sau urmeaza īnchiderii tubului neural, constituind unul dintre procesele cele mai dinamice ale neurulatiei.
1.1 Histogeneza tubului neural
Consta īn totalitatea transformarilor īn urma carora neuroepiteliul cilindric unistratificat este transformat īn tesut nervos. Īn contrast cu varietatea si potentialul migrator, de diferentiere si inductor al crestelor neurale, histogeneza tubului neural urmeaza un model unic identic pentru toate segmentele.
Tubul neural primitiv este format dintr-un epiteliu cilindric pseudostratificat ale carui celule se intind de la lumenul tubului neural pāna la suprafata acestuia. Extremitatile luminale sunt unite si formeaza membrana limitanta externa īn contact cu piamater primitiva (avasculara). Membrana limitanta interna are rol de membrana bazala ,de-a lungul ei apar celule mari,ovoidale cu o intensa activitate mitotica din care rezulta celule germinative care formeaza un strat bazal continuu.
Prin mitoze succesive genereaza materialul celular care migreaza catre periferia tubului neural. Astfel, tubul neural apare format din din 3 straturi:
-stratul ependimal - format din celule cilindrice īnalte si celule ovoidale germinative dispuse radiar īn jurul canalului central.
-stratul neuroblastilor -format din migrarea ciclica a celulelor rezultate din mitozele stratului germinativ; neuroblastii primitivi detasati din stratul germinativ si pierd capacitatea de diviziune.
-stratul marginal- format din prelungirile protoplasmatice ale celulelor din straturile precedente, ele reprezinta straturile oncogenetice majore ale tubului neural de la care īncepe procesul de diferentiere, maturare si organizare functionala.
Procesul de diferentiere a blastilor e considerat diferit īn diverse etape ale evolutiei neurobiologiei. His (1890), Kollicker (1986) emit iar Ramon Cajal(1900) confirma histologic teoria polifiletica conform caaeia fiecare element neuronal sau glial provine dintr-o celula stem caracteristica, diferentierea neuronala precedānd-o pe cea gliala.
Sauber (1935), Watterson (1956) si Fujita (1963) sustin teoria monofiletica a celulei stem unice, pluripotente care genereaza atāt glia cāt si neuronii.
Rakic (1982) si Smart (1983) emit teoria oligofiletica conform careia īn neuroepiteliul primitiv exista cel putin doua varietati de celule stem organizate īntr-un model precis mozaicat. Bazandu-se pe demonstrarea histochimica a proteinelor fibrilare acide gliale (PAFG), ei demonstreaza existenta celulelor neuroepiteliale PAFG -negative care vor deveni neuroni si a celulelor PAFG -pozitive care vor deveni celule gliale. Acesti autori sustin ca morfogeneza gliala este precoce si ea consta īn diferentierea initiala a glioblastilor radiari cu o radacina ependimala si una gliala externa. Glioblastii radiari īsi pastreaza intact potentialul mitotic si dau nastere restului elementelor gliale care vor definitiva structura spatiala pe care se dispun populatiile succesive de neuroblasti.
1.2. Mofogeneza neuronala
Morfogeneza neuronala consta īn formarea din celula stem PAFG -negativa a generatiilor de neuroblasti, care īn fazele interkinetice migreaza succesiv si se dispun pe matricea gliala spatializata ghidati de prelungirile protoplasmatice primitive numite neurite pionier, ajung la destinatie prin fenomenul de neurotropism si ghidat prin contact glial neuroblastul pierde neuritele pionier si devine neuroblast apolar, acesta emite prelungiri secundare si devine neuroblast bipolar .Una dintre aceste prelungiri se alungeste si devine axon iar cealalta se ramifica si formeaza arborele dendritic dānd nastere neuroblastului multipolar.
n urma proceselor de prerecunoastere- recunoastere si postrecunoastere acesta se transforma si devine neuron adult (Le Douarin 1982). Īn esenta aceste procese sunt ilustrate de faptul ca neuronii vecini nu stabilesc īn mod necesar sinapse reciproce, ci prelungirile lor evolueaza catre o tinta programata genetic (alt neuron, receptor, efector). Acest fapt e demonstrat experimental : neuronul retinian transplantat īn maduva spinarii īsi trimite axonul īn lungul nevraxului pāna īn corpul geniculat lateral.
|
|
1.3 Dezvoltarea encefalului
Īn ziua a 25-a a embriogenezei, neuroporul anterior se īnchide printr-o lama neuroepiteliala subtire care va deveni lamina terminalis. Extremitatea rostrala a tubului neural este o cavitate īnchisa care prezinta 3 dilatatii, vezicule cerebrale primitive prozencefalul
♦mezencefalul
♦rombencefalul
Dimensiunile mari ale cavitatilor veziculelor cerebrale primitive, primordii ale sistemului ventricular se explica prin faptul ca ele reprezinta spatiul de proliferare si extensie neuroblastica parietala si mulajul initial necompresibil pe care se dezvolta neurocraniul.
Initierea morfogenezei la nivelul prozencefalului consta īn evaginarea veziculelor optice care ramān unite de acesta prin pediculul optic. Deasupra acestuia apare santul emisferic care īmparte prozencefalul īn telencefal situat rostral
- diencefal situat caudal
Celelalte vezicule sufera repetate procese de inflectare, care determina flexurile cervicala si mezencefalica.
Īn saptamāna a 6-a la nivelul rombencefalului apare o a 3-a curbura, flexura pontina, adānca angulata, concava dorsal care separa mielencefalul de metencefal. Actualmente este demonstrat faptul ca ele reprezinta etape morfogenetice stabilizate genetic care se desfasoara obligatoriu pentru realizarea formei normale a creierului uman iar initiatorul acestui proces este factorul de crestre nervoasa (NGF) activat de 3,5-AMPc.
Rezultatul anatomic al acestor modificari este encefalul pentavezicular al carui lumen prefigureaza sistemul ventricular. La nivelul rombencefalului se edifica fosa romboida, inferior ea este acoperita de o lama tectala subtire si superior de placa cerebeloasa īmpreuna cu care delimiteaza ventriculul al IVlea. Aparitia flexurii pontine si a santului rombencefalic au drept urmare evazarea peretilor laterali ai tubului neural la nivelul fosei romboide, unde placa fundamentala va deveni sant median. De o parte si alta, din placile bazale se dezvolta nucleii motori ai nervilor cranieni. Din placa alara se formeaza īn aceeasi ordine coloanele nucleare senzitive. Din partea mediocaudala a placii alare migreaza grupe neuroblastice care vor forma nucleii gracilis si cuneatus. Din partea sa medioventrala migreaza materialul neuronal al complexului olivar inferior.
Placa tectala ramane ependimara, unicelulara si formeaza cu piamater valul coroidian inferior.
Metencefalul este limitat īntre flexurile pontina si mezencefalica si din el se formeaza puntea si cerebelul. Puntea reprezinta o zona filogenetica veche care ramāne adiacenta santului rombencefalic. Partea filogenetica noua contine grupe neuronale migrate din placile alare ale mielencefalului si metencefalului. Ele vor forma nucleii de releu ai fibrelor pontocerebeloase care dupa īncrucisarea liniei mediane intra īn alcatuirea pedunculului cerebelos mijlociu.
Cerebelul deriva din segmentele placilor alare ramase deasupra santului rombencefalic, odata cu īnfundarea acestuia cele doua placi se unesc formānd placa cerebeloasa. Partea centrala īngustata este vermisul primitiv care uneste segmentele laterale mai voluminoase, viitoare emisfere cerebeloase. a sfarsitul lunii a 4-a pe suprafata cerebelului apare fisura postnodulara care delimiteaza īnaintea sa partea cea mai veche filogenetica -arhicerebelul. Deasupra fisurii postnodulare ramāne corpus cerebelli iar pe suprafata sa apare fisura primara care īl īmparte īn -paleocerebel (lobul anterior)
-neocerebel (lob posterior)
Primordiile cerebeloase sunt alcatuite din cele 3 straturi ale tubului neural primitiv : -ependimal
-manta
-stratul marginal
Migrarea initiala a neuroblastilor prin manta catre stratul marginal determina aparitia stratului granular extern primitiv care īsi pastreaza capacitatea proliferativa, devine corticogenetic si formeaza toate variantele celulare ale straturilor scoartei cerebeloase. Dupa saptamana a 20-a, proliferarea corticala intensa determina aparitia lobulilor si foliilor cerebeloase. Nucleii cerebelosi se dezvolta din zona periventriculara iar placa tectala, situata deasupra santului rombencefalic va forma valurile medulare superior si inferior.
Mezencefalul reprezinta singura vezicula primitiva care nu sufera modificari esentiale fata de aspectul initial al tubului neural. Cavitatea sa, cu santul limitant evident, se reduce formānd apeductul cerebral. Din placa alara se va dezvolta lama tectala la nivelul careia va aparea mai īntāi un sant transversal, care separa coliculii inferiori de cei superiori. Histogeneza placii alare este caracterizata prin numeroase unde mitotice care realizeaza asptectul cortical, stratificat al structurilor definitive. Prin fenomene de migrare bazala, materialul provenit din placa alara formeaza nucleul rosu si substanta neagra. Placa bazala formeaza nucleii motori somatici ai nervilor III si V si nucleul vegetativ Edinger-Westfal.
Evolutia emisferului cerebral primitiv īncepe la jonctiunea sa cu lama terminala care ramāne subtire, ependimara si se īnfunda īn ventriculii laterali formānd fisura coroidiana si plexurile coroide ale ventriculilor laterali. Deasupra acestei fisuri, peretele emisferului cerebral se īngroasa formānd creasta hipocampica ce ramāne paralela cu fisura coroidiana si reprezinta zona cea mai veche a scoartei cerebrale. Peretii veziculei telencefalice primitive prezinta aceleasi 3 straturi. Dezvoltarea parietala este marcata de o activitate mitotica mai intensa īn zona bazala unde apare primordiumul corpilor geniculati. Peretele telencefalic suprastriatal va da nastere scoartei cerebrale.
Emisferul cerebral se dezvolta rapid anterior si posterolateral cu exceptia zonei parastriatale care ramāne deprimata formānd fosa cerebrala primitiva si mai tārziu insula. Giratia emisferica apare dupa luna a 4-a si evolueaza progresiv pāna īn luna a 8-a cānd fisurile caracteristice creierului uman sunt vizibile īn īntregime.
Histogeneza corticala porneste de la aceleasi trei straturi primitive.
Neuroblastii rezultati din primele unde mitotice migreaza īn pozitie subpiala si īsi mentin potentialul mitotic formānd neuronii stratului superficial primitiv. Urmatoarele unde mitotice sunt deasemenea directionate subpial, ceea ce face ca īn scoarta cerebrala neuronii primei unde mitotice sa ramāna īn stratul cel mai profund īn timp ce neuronii diferentiati din ultimele unde mitotice formeaza stratul cortical superficial.
Substanta alba a emisferelor cerebrale se diferentiza pe baza stratului intermediar, ramas fara neuroblastii migrati periferic dar care contine prelungirile mielinizate ale acestora.
Elemente de embriologie vasculara cerebrala
Primele celule endoteliale se diferentiaza din mezenchimul derivat din hipoblastul parietal (Enders & King, 1988). La īnceputul saptamānii a 3-a, la nivelul sacului vitelin apar asa numitele insule de sānge. Etapele transformarii acestora īn vase sunt controversate, dar īn general este acceptata ideea ca celulele de la periferia insulelor se aplatizeaza pentru a forma endoteliul vascular, īn timp ce celulele centrale se transforma īn hemocitoblasti primitivi. Ulterior aceste mici spatii ce contin sānge fuzioneaza si formeaza o retea continua de vase fine. Cāteva dintre celulele mezenchimale dau nastere angioblastilor iar acestia se organizeaza īn manunchiuri care īncep sa se canalizeze prin confluenta spatiilor intercelulare. Astfel primele vase iau nastere īn cāteva centre separate; din peretii acestor vase cresc muguri, care ulterior devin canalicule si se transforma īn vase noi ce se unesc cu vasele vecine formānd o retea strānsa.
Vasele de sānge intraembrionare apar prima data la nivelul endodermului. Originea angioblastilor intraembrionari nu este cunoscuta, ei ar putea proveni din celulele angioblastice extraembrionare migrate sau o populatie cu potential angiogenic ar putea fi produsul diferitelor tipuri de mezenchim intraembrionar. Angioblastii embrionari sunt extrem de invazivi, deplasāndu-se īn toate directiile īn tesutul embrionar mezenchimal.
Dezvoltarea vaselor se poate realiza prin:
♦ vasculogeneza, cānd noile vase se dezvolta in situ (ex. Aorta dorsala, vasele ombilicale si viteline timpurii);
♦ angiogeneza, cānd vasele se dezvolta prin īnmugurirea si ramificarea vaselor pre-existente (ex. majoritatea vaselor)
Reglarea diferentierii endoteliale este controlata de celule angiogenice īnsa conformatia finala a vaselor este determinata de mezenchimul īnconjurator, non-angiogenic.astfel īncat vasele sanguine devin morfologic si imunologic specifice organului īn care se dezvolta exprimānd proteine specifice de organ.
Īn timpul dezvoltarii timpurii a circulatiei au loc restructurari majore. Anastomozele apar si dispar, capilarele fuzioneaza si dau nastere arterelor sau venelor iar fluxul sanguin īsi poate schimba directia de mai multe ori.
S-a sugerat faptul ca fortele mecanice la care sunt supuse celulele endoteliale determina dezvoltarea vaselor mari (Risau, 1991). Tunica medie apare dupa ce s-a format un model vascular stabil. Aparitia īn jurul endoteliului a α-actinei sau lamininei indica īncetarea ramificarii si diferentierii mediei. Nu se cunoaste modul īn care este indusa diferentierea pericitelor si a celulelor musculare netede.
2.1 Vascularizarea creierului
Creierul se vascularizeaza mai degraba prin angiogeneza decāt prin invazia directa a angioblastilor. Vasele de sānge se formeaza prin īnmugurirea din vasele plexului pial, plex care īnconjoara tubul neural īnca din stadiile incipiente.
Pe animale de experienta s-a observat utilizānd anticorpi anti-celule endoteliale, cum mugurii de celule endoteliale au penetrat neuroepiteliul de fiecare parte a liniei mediane la nivelul jontiunilor interrombomerice.Acesti muguri formeaza ramuri care se alungesc la jonctiunea dintre zonele ventriculare si cele marginale. Ramurile se proiecteaza lateral, īnauntrul granitelor interrombomerice si longitudinal adiacent zonei mediale a bazei creierului. Ca urmare si alti muguri patrund īn regiunile interrombomerice la nivelul peretilor si planseului creierului posterior. Ramurile acestuia din urma se alungesc si se alatura celor din jonctiunile interrombomerice, formānd canale vasculare primare īntre rombomere. Ulterior, noi muguri invadeaza creierul posterior īnauntrul rombomerelor, anastomozāndu-se īn toate directiile.
Ramurile perforante meningeale trec īn parenchimul cerebral sub forma de ramuri corticale, medulare si striate.
Vasele corticale aprovizioneaza cortexul prin ramuri scurte ce pot forma anastomoze precapilare īn timp ce ramurile medulare vascularizeaza substanta alba, converg spre ventricul si urmeaza un traiect sinuos la trecerea pe lānga fasciculele nervoase. Ramurile striate aprovizioneaza nucleii bazali si capsula interna. Regiunea periventriculara si nucleii bazali primesc ramuri si de la tela choroidea, aceasta dezvoltāndu-se din plexul pial primitiv, devenind mediala si profunda pe masura ce telencefalul se mareste.
|
