Language
Country/Area
No result found
Чудесные изменения нервной пластинки: как перейти от плоской структуры к трубчатой?
Во время развития эмбрионов позвоночных происходит важный процесс, называемый формированием нервной пластинки, который представляет собой процесс складывания нервной пластинки в нервную трубку. На этой стадии развития эмбрион называется нейрулой. Процесс начинается с формирования хорды — начала центральной нервной системы, которая подает сигнал расположенной выше эктодерме о необходимости сформировать толстую, плоскую нервную пластинку. По мере того, как нервная пластинка сгибается внутрь, образовавшаяся нервная трубка в конечном итоге дифференцируется в спинной и головной мозг, а в конечном итоге — в центральную нервную систему.
Компьютерное моделирование, проведенное учеными, показывает, что интеркаляция клеток и дифференциальные скорости роста являются неотъемлемой частью процесса формирования нервной пластинки у млекопитающих.
Первичный нейрогенез
Концепция первичной нейронной индукции возникла в результате исследований Пандора в 1817 году. В 20 веке серия экспериментов Ганса Шпемана и Уоррена Льюиса ознаменовала понимание процесса индукции. Шпеман был удостоен Нобелевской премии за эксперименты, проведенные его ученицей Хильдой Мангольд, которые продемонстрировали индукцию внешних слоев эмбриона.
Эти результаты свидетельствуют о том, что иные факторы, помимо дорсальной губы хорды, такие как низкий pH и факторы роста, могут вызывать нейронную индукцию. Эти результаты вызвали ряд дискуссий о факторах химической индукции и породили большое количество соответствующей литературы.
Изменения формы
По мере развития нервной индукции клетки нервной пластинки меняют форму, превращаясь в высокие столбчатые клетки. Изменения формы и положения клеток происходят под воздействием взаимодействия внутриклеточных микротрубочек и актина — процесса, называемого апикальным сужением. Деформация клеток в конечном итоге приводит к уплощению нервной пластинки.
Это изменение является видимым признаком процесса дивергенции, особенно у некоторых животных, таких как саламандры.
Процесс складывания
Процесс складывания нервной пластинки в трубчатую структуру называется первичной нейруляцией. В результате изменения формы клеток нервная пластинка образует срединную шарнирную точку, которая под давлением наружного эпидермиса заставляет нервную пластинку складываться, образуя нервные валики и нервные бороздки.
Формирование нервных складок требует регуляции молекул клеточной адгезии, и в этом процессе экспрессия E-кадгерина преобразуется в N-кадгерин и N-CAM, тем самым закрывая нервную трубку. Подробные механизмы этого процесса все еще изучаются, особенно в отношении роли хорды в развитии нервной трубки.
Формирование паттерна
Согласно модели французского флага, открытие нервной пластинки будет определяться градиентом генных продуктов. На ранних этапах эмбрионального развития взаимодействие таких факторов, как SHH и других факторов транскрипции, имеет решающее значение для формы и функционирования нервной пластинки.
Эти сигналы влияют на генерацию нейронов в различных областях нервной пластинки, включая развитие двигательных и чувствительных нервов.
Вторичный нейрогенез
После первичной нейруляции развитие переходит к вторичной нейруляции, когда каудальное неврологическое отверстие окончательно закрывается. В ходе этого процесса некоторые клетки энтодермы и нейроэктодермы образуют мозговые тяжи, которые затем уплотняются и разделяются, в конечном итоге образуя полости.
Процесс вторичного нейрогенеза у человека важен для правильного формирования заднего отдела позвоночника. Если во время развития что-то пойдет не так, это может привести к таким проблемам, как задержка мозговых тяжей.
Раннее развитие мозга
Передняя часть нервной трубки дает начало трем основным частям мозга: переднему, среднему и заднему мозгу. Первоначально эти структуры появляются в виде выпячиваний, называемых мозговыми пузырьками, после закрытия нервной трубки, а их развитие и компартментализация контролируются различными генами.
Ранняя нервная трубка состоит в основном из репродуктивного нейроэпителия, который содержит первичные нервные стволовые клетки, которые дадут начало нейронам в мозге в процессе, называемом нейрогенезом.
Дефекты нервной трубки
Нарушение закрытия нервной трубки во время развития нервной пластинки является одним из наиболее распространенных и инвалидизирующих врожденных дефектов у людей. В этом случае относительно частыми результатами являются анэнцефалия, при которой мозг недоразвит, или расщепление позвоночника, при котором спинной мозг не закрывается должным образом.
Эти сложные и загадочные биологические процессы заставляют нас задуматься. Сколько неизвестных тайн ждут своего открытия?
