Elemente de embriologie cerebrala
Primordiumul sistemului nervos apare în saptamâna a 3-a a embriogenezei si se dezvolta în totalitate din ectoblast.
Edificarea sa, neurulatia, reprezinta dupa gastrulatie celalalt fenomen major al evolutiei embrionului tridermic. În 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. În cazul sistemului nervos factorul inductor e reprezentat de aparitia si extensia craniala a procesului cordal începând de la nodulul primitiv. Ţinta este ectoblastul liniei mediane a embrionului între nodulul primitiv si placa procordala iar reactia competenta e reprezentata de transformarea sa în placa neurala.
Prima etapa a procesului o constituie histogeneza tesutului nervos. Neuronul odata format nu mai poate fi înlocuit, acest determinism având expresie genica iar reglarea sa este chimica si asigurata de o serie de factori de crestere (citokine, neuropeptide, neurotransmitatori).
La începutul saptamânii a 3-a ectobrastul situat deasupra procesului cordal se hipertrofiaza formând placa neurala cu un segment proximal mai evazat (placa cerebrala) si un segment distal uniform îngustat (placa spinala). La nivelul placii neurale au loc mitoze intense dând rezultat santului neural. Acesta se înfunda pe toata lungimea sa si ramâne 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 începe din ziua a 22-a la nivelul primelor 5 somite cervicale si evolueaza atat cranial cat si caudal.
La începutul saptamînii 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 închide în ziua a 25-a iar cel posterior 2 zile mai târziu. În aceasta faza a dezvoltarii, zona mediana dorsala a embrionului prezinta doua regiuni cu structura diferita:
-zona proximala neurala situata între nodulul primitiv si placa procordala (diferentierea e marcata de invaginarea în strat unicelular)
-zona distala care apartine liniei primitive caracterizata prin multiplicarea pluristratificata a epiblastului.
Închiderea 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 împarte în doua aglomerari celulare dorsolaterale: crestele neurale. Separatia începe la nivelul mezencefalului si evolueza atât cranial cât si caudal. Cercetari recente au aratat ca migrarea celulelor cu originea în crestele neurale se realizeaza sub forma de unde care preced, sunt concomitente sau urmeaza închiderii tubului neural, constituind unul dintre procesele cele mai dinamice ale neurulatiei.
1.1 Histogeneza tubului neural
Consta în totalitatea transformarilor în urma carora neuroepiteliul cilindric unistratificat este transformat în tesut nervos. În 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 pâna la suprafata acestuia. Extremitatile luminale sunt unite si formeaza membrana limitanta externa în 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 înalte si celule ovoidale germinative dispuse radiar în 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 începe procesul de diferentiere, maturare si organizare functionala.
Procesul de diferentiere a blastilor e considerat diferit în 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 precedând-o pe cea gliala.
Sauber (1935), Watterson (1956) si Fujita (1963) sustin teoria monofiletica a celulei stem unice, pluripotente care genereaza atât glia cât si neuronii.
Rakic (1982) si Smart (1983) emit teoria oligofiletica conform careia în neuroepiteliul primitiv exista cel putin doua varietati de celule stem organizate într-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 în diferentierea initiala a glioblastilor radiari cu o radacina ependimala si una gliala externa. Glioblastii radiari îsi 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 în formarea din celula stem PAFG -negativa a generatiilor de neuroblasti, care în 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 dând nastere neuroblastului multipolar.
n urma proceselor de prerecunoastere- recunoastere si postrecunoastere acesta se transforma si devine neuron adult (Le Douarin 1982). În esenta aceste procese sunt ilustrate de faptul ca neuronii vecini nu stabilesc în 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 în maduva spinarii îsi trimite axonul în lungul nevraxului pâna în corpul geniculat lateral.
|
|
1.3 Dezvoltarea encefalului
În ziua a 25-a a embriogenezei, neuroporul anterior se închide printr-o lama neuroepiteliala subtire care va deveni lamina terminalis. Extremitatea rostrala a tubului neural este o cavitate închisa 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 în evaginarea veziculelor optice care ramân unite de acesta prin pediculul optic. Deasupra acestuia apare santul emisferic care împarte prozencefalul în telencefal situat rostral
- diencefal situat caudal
Celelalte vezicule sufera repetate procese de inflectare, care determina flexurile cervicala si mezencefalica.
În saptamâna a 6-a la nivelul rombencefalului apare o a 3-a curbura, flexura pontina, adânca 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 împreuna 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 în 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 între flexurile pontina si mezencefalica si din el se formeaza puntea si cerebelul. Puntea reprezinta o zona filogenetica veche care ramâne 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 încrucisarea liniei mediane intra în alcatuirea pedunculului cerebelos mijlociu.
Cerebelul deriva din segmentele placilor alare ramase deasupra santului rombencefalic, odata cu înfundarea acestuia cele doua placi se unesc formând placa cerebeloasa. Partea centrala îngustata 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 înaintea sa partea cea mai veche filogenetica -arhicerebelul. Deasupra fisurii postnodulare ramâne corpus cerebelli iar pe suprafata sa apare fisura primara care îl împarte în -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 îsi 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 formând apeductul cerebral. Din placa alara se va dezvolta lama tectala la nivelul careia va aparea mai întâi 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 începe la jonctiunea sa cu lama terminala care ramâne subtire, ependimara si se înfunda în ventriculii laterali formând fisura coroidiana si plexurile coroide ale ventriculilor laterali. Deasupra acestei fisuri, peretele emisferului cerebral se îngroasa formând creasta hipocampica ce ramâne 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 în 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 ramâne deprimata formând fosa cerebrala primitiva si mai târziu insula. Giratia emisferica apare dupa luna a 4-a si evolueaza progresiv pâna în luna a 8-a când fisurile caracteristice creierului uman sunt vizibile în întregime.
Histogeneza corticala porneste de la aceleasi trei straturi primitive.
Neuroblastii rezultati din primele unde mitotice migreaza în pozitie subpiala si îsi mentin potentialul mitotic formând neuronii stratului superficial primitiv. Urmatoarele unde mitotice sunt deasemenea directionate subpial, ceea ce face ca în scoarta cerebrala neuronii primei unde mitotice sa ramâna în stratul cel mai profund în 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 începutul saptamânii a 3-a, la nivelul sacului vitelin apar asa numitele insule de sânge. Etapele transformarii acestora în vase sunt controversate, dar în general este acceptata ideea ca celulele de la periferia insulelor se aplatizeaza pentru a forma endoteliul vascular, în timp ce celulele centrale se transforma în hemocitoblasti primitivi. Ulterior aceste mici spatii ce contin sânge fuzioneaza si formeaza o retea continua de vase fine. Câteva dintre celulele mezenchimale dau nastere angioblastilor iar acestia se organizeaza în manunchiuri care încep sa se canalizeze prin confluenta spatiilor intercelulare. Astfel primele vase iau nastere în câteva centre separate; din peretii acestor vase cresc muguri, care ulterior devin canalicule si se transforma în vase noi ce se unesc cu vasele vecine formând o retea strânsa.
Vasele de sânge 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, deplasându-se în toate directiile în tesutul embrionar mezenchimal.
Dezvoltarea vaselor se poate realiza prin:
♦ vasculogeneza, când noile vase se dezvolta in situ (ex. Aorta dorsala, vasele ombilicale si viteline timpurii);
♦ angiogeneza, când vasele se dezvolta prin înmugurirea si ramificarea vaselor pre-existente (ex. majoritatea vaselor)
Reglarea diferentierii endoteliale este controlata de celule angiogenice însa conformatia finala a vaselor este determinata de mezenchimul înconjurator, non-angiogenic.astfel încat vasele sanguine devin morfologic si imunologic specifice organului în care se dezvolta exprimând proteine specifice de organ.
În timpul dezvoltarii timpurii a circulatiei au loc restructurari majore. Anastomozele apar si dispar, capilarele fuzioneaza si dau nastere arterelor sau venelor iar fluxul sanguin îsi 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 în jurul endoteliului a α-actinei sau lamininei indica încetarea ramificarii si diferentierii mediei. Nu se cunoaste modul în care este indusa diferentierea pericitelor si a celulelor musculare netede.
2.1 Vascularizarea creierului
Creierul se vascularizeaza mai degraba prin angiogeneza decât prin invazia directa a angioblastilor. Vasele de sânge se formeaza prin înmugurirea din vasele plexului pial, plex care înconjoara tubul neural înca din stadiile incipiente.
Pe animale de experienta s-a observat utilizând 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, înauntrul granitelor interrombomerice si longitudinal adiacent zonei mediale a bazei creierului. Ca urmare si alti muguri patrund în regiunile interrombomerice la nivelul peretilor si planseului creierului posterior. Ramurile acestuia din urma se alungesc si se alatura celor din jonctiunile interrombomerice, formând canale vasculare primare între rombomere. Ulterior, noi muguri invadeaza creierul posterior înauntrul rombomerelor, anastomozându-se în toate directiile.
Ramurile perforante meningeale trec în parenchimul cerebral sub forma de ramuri corticale, medulare si striate.
Vasele corticale aprovizioneaza cortexul prin ramuri scurte ce pot forma anastomoze precapilare în timp ce ramurile medulare vascularizeaza substanta alba, converg spre ventricul si urmeaza un traiect sinuos la trecerea pe lânga fasciculele nervoase. Ramurile striate aprovizioneaza nucleii bazali si capsula interna. Regiunea periventriculara si nucleii bazali primesc ramuri si de la tela choroidea, aceasta dezvoltându-se din plexul pial primitiv, devenind mediala si profunda pe masura ce telencefalul se mareste.
|
