Neurulação - bmc0143.files.wordpress.com · Dobramento: disco para cilíndro Final da 4a semana-...
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Neurulação
Gastrulação• h(ps://www.youtube.com/watch?v=3AOoikTEfeo
Gastrulação:3asemana
1mm
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Discoembrionáriotrilaminar
Anatomical aspects of early neural development https://www.youtube.com/watch?v=CnPl7Pc_Gx4
Derivadosdaectoderme
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Neurulação• Inicia-sefinal3asemana
NotocordaMesodermeaxial-processonotocordalCélulas-pré-cordais
Notocorda-fusãoendodermasubjacente
-20odiaprocessonotocordalaPngeextensãomáxima-24odia-tubosólido-núcleopulposodiscosintervertebrais
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• Estrutural:Agecomoumeixorígidodeapoioparaoembrião
• EsqueléPco:PrecursordaColunaVertebral(discosintervertebrais)
• INDUÇÃO:InduzaformaçãodoPLACANEURAL
Funçõesnotocorda
Neurulação:Vistadorsalxtransversal
Placaneural
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50%ectodiferenciaemneuroectoderma16-18odia
18o.diaCrescimentoeixolongitudinal
-AlongamentodiferencialdodiscoeplacasenPdocranial-LinhaenóregridemedegeneramInvaginaçãoplacaneural:sulcoepregasneurais
Iníciodiferenciaçãomesodermaintraembrionário
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Início4asemana
SulcomaisprofundoPregasneuraisseaproximando
Tuboneuralformado–22osemana
Cristasneurais
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Mesodermeparaxial-segmentação-somitos
Visãodorsal:somitosSegmentaçãomesodermaparaxial-somitos-vértebrassemsegmentação-calotacraniana
NotocordaeTN–induzemdiferenciaçãomesodermaparaxial
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24-26odias–FechamentoTN-SNC
Vesículasencefálicas
Malformaçõescongênitas:Defeitosnofechamentodotuboneural-DTN
Migraçãocelscrista-EMTedobramentolateral
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Transiçãoepitélio-mesênquima
Migraçãododorsoparaaregiãoventrolateral
agrupadasemquatrodivisõesnosenPdocrâniocaudal:cranial;vagal;troncoelombossacral.
CélulasdascristasneuraisCranial:arcosbranquiais(face)darãoorigemaestruturasfaciais,taiscomotecidosconjunPvos,incluindocarPlagemeossosdaface;melanócitos;ossículosdaorelhamédia;algunstecidosoculares;neurônioseglia(sistemanervosoperiférico);célulasdasleptomeninges(pia-máterearacnoide);célulasdoPmoeodontoblastos.Troncosediferenciarãonasestruturasdosistemanervosoperiférico(neurônioseglia)dotroncoemembros;célulasdasleptomeninges(aracnóideepiamater)damedulaespinhal;célulasdameduladaglândulaadrenalemelanócitosregiãocardíaca.formarãooseptoaórPco-pulmonar,aparedemusculareconjunPvadasgrandesartériasqueseoriginamnocoraçãoeoendotéliodosarcosaórPcos.,célulasparafolicularesdaglândulaPreoideeascarPlagensdalaringeemelanócitos.
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CélulasdaCrista
vagal-emconjuntocomcélulasdascristasneuraisdaregiãolombossacral-migramparaaparededointesPnoprimiPvo,ondesediferenciarãoemneurôniosdosplexossubmucososemioentéricosdotubodigesPvo.
Apósdobramento
Finalda4a.Semana:
• TNfechado;• CélulasdacristamigraramparadiferentesdesPnos• Embriãopassaasercilíndrico• Sacovitelino2ariodeixaderecobriroembriãoventral/teepassacomporparteintesPno
• Cav.AminióPcadeixacobrirapenasaregiãodorsaleenvolvêlocompletamente
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Dobramento:discoparacilíndro
Finalda4asemana-4mmcomprimento
Neurulação
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Neurulação
Comoamorfogênesedotuboneuraléorquestrada?
Organismos-modeloAnnbio-Xenopus
Gastrulaçãoinicia-senolábiodorsaldoblastóporo-notocorda
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Adescobertadaindução:duplicaçãodolábiodorsalblastóporoan\íbio
• Tecidodirigeodesenvolvimentodeoutrovizinho• 1924:SpemannandMangold
xenopus
Filmeexperimento
h(ps://www.youtube.com/watch?v=rSIurckMqU
Organizador• Célulasadotamumpadrãoinstruídasporoutrascélulas
• Oqueessascélulassecretam?• Qualanaturezamoleculardessesinal?
• >70anosdepois,aindanãosecompreendetotalmente
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Organizador–lábiodorsaldoblastóporo
• OqueessetecidosecretaqueINDUZadiferenciaçãoneural?
Embuscadesinais????
SmithandHarland
WehaveclonedacDNAencodinganovelpolypepPdecapableofinducingdorsaldevelopmentinXenopusembryos
NogginNãoéindutordireto-antagonista
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Expressãodenogginechordinefollistatinnolábiodorsaldoblastóporo
www.xenbase.org
• InibidoresdeBMP.
• BMP?
• Moléculasinal,fatordecrescimento
• BonemorphogenePcprotein
Noggin,chordin,follistatin……
• EntãoBMPéosinal??????
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Transduçãosinal
Superexpressãochordininduzumsegundoeixoneural
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BMP
Epidermal
BMP
Neural
RemoçãodaviadesinalizaçãodeBMP-----FenótipoNeural
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Ausênciadeqqsinal……..
NeuralModelodediferenciaçãoneuralpordefault
Eemoutrosmodelos,éparecido?
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AinduçãoneuraldeavestambémrequerainibiçãodeBMP?
Aexpressãoectópicadechordinnãoinduztecidoneural
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Então,FGFéoindutorneuraldeaves?
InibidordeFGF
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BMPsignalingandspeci\icationofectodermalfate
EScellmurina,humana
ESeiPShumana:2inibidoresviaSmad
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Noggin+inibidorALKreceptor
Oct4+
ESeIPScells
Oct4–pluripotentePax6-neural
Oct4(pluripotencia);PAX6(neural)
Precursorneuronal–tuj1Dopaminérgico-TH(Prosinahidroxilase)
Experimentos elegantes deSpemann revelou fatores deinduçãoneural:--aplicadosemEShumana
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Ectoderma
Epidermal Neural
Rostral-caudal Dorso-ventral
NeuralNeural
Neural
Proliferação Diferenciação
Neural
Indu
ção
Pad
roni
zaçã
o
Sinalizaçãocombinatória• quanPdadedasmoléculassinalizadorasexpressavariaemdiferentesníveis.
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Lumsden, A. & Graham, A., 1995. A forward role for Hedgehog. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.
O tubo neural é posicionado com uma assimetria anatômica Dorsal: Epiderme Ventral: Notocorda
Liem, K.F., Jessell, T.M. & Briscoe, J., 2000. Development 127(22), pp.4855–66. Gilbert Developmental Biology 8th ed.
BMPs / Shh
O tubo neural é posicionado com uma assimetria anatômica Dorsal: Epiderme> BMPs Ventral: Notocorda > Sonic Hedgehog > inbidores de BMP
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Dorsal/ventralSpeci\ication
• dorsal=sensoryventral=motor
• Ventralisspecifiedbynotocord,viaSonichedgehog(Shh)
• DorsalbyectodermviaTGF-βàroofplateàmoreTGF-β
A proporção relativa de Shh vs BMP determinam os destinos neuronais do tubo neural ao longo do eixo DV.
Lumsden, A. & Graham, A., 1995. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.
PADRONIZAÇÃO ROSTRO-CAUDAL DO TUBO NEURAL
O mesoderma subjacente ao ectoderma provê sinais correspondentes a coordenada rostro-caudal.
?
Existem sinais rostro-caudais que se sobrepõe à indução neural? Otto Mangold´s experiment
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controle Ácido Retinoico
Superexposição a ácido retinóico gera mutantes caudais.
Lumsden, A. & Graham, A., 1995. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.
FGF, RA, Wnt
PADRONIZAÇÃO ROSTRO-CAUDAL DO TUBO NEURAL
Lumsden, A. & Graham, A., 1995. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.
FGF, RA, Wnt
BM
P
Shh
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Indução Diferenciação Pós-mitótica Padronização
Ectoderma Epiblasto Neurectoderma Progenitores neurais
Neuralinduc=on:oldproblem,newfindings,yetmoreques=onsClaudioD.Stern
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Começandoaentenderacomplexidadedainduçãoneural…….CascadeofsequenPalevents
Bibliogra\iah(p://www.embriologiahumana.com.br/
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Chordin-DeRobertis• 1995,atlast,theconceptofaneuralinducerandtheideaofneuralphenotypeasthedefaultoutcomeofectodermaldifferenPaPoncametogether.DeRoberPsandcolleaguesidenPfiedchordin,anothernewdorsallipproteinthatcoulddirectlyinduceaneuraxis.TheyalsoshowedthatbonemorphogenePcprotein-4(BMP4),agrowthfactorrelatedtoacPvin,inhibitedtheneuralizingacPvityofbothchordinandnoggininXenopusembryos.ThesamegroupsoonfoundthatchordindirectlybindsandinacPvatesBMP4,andHarlandandcolleaguesreportedasimilarfuncPonfornoggin.
• Thisisnottheendofthestory,however.Recentfindingsindicatethattheneuralectodermisspecifiedintheblastula,beforetheSpemannorganizerevenforms.Fibroblastgrowthfactor(FGF)signallingisrequiredatthisstagetoenablelaterneuraldifferenPaPon.InXenopusatleast,theanterior—butnottheposterior—neuralectodermisspecifiedattheblastulastage,throughamechanismthatalreadyinvolvesnogginandchordin.TheseandotherstudiesarenowelucidaPngthegenesisofthe'default'state.
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• HemmaP-BrivanlouandMelton,whoreportedin1994thatinhibiPonoftheacPvinIIreceptorcoul
• DeRoberPsandcolleaguesidenPfiedchordin,
Sinalizadores?• Fatoresdecrescimento:FGF• TGF-B:BMP• Wnt• Shh
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Comunicaçãocélula-célula
ParacrineFactorGradients
Motorneurons(PNkx6.1andPax6overlap)
DifferenPaPonoftheNeuralTube
• Neuraltubemustmaintaindorsal-ventralpolarity• Sensoryneurons-dorsal• Motorneurons-ventral
• Accomplishedby“inducPvecascades”• Dorsal:BMPsfromepidermisàRoofplatecellsinneuraltubeàTGF-BcascadeàCelldifferenPaPon
• Ventral:SonichedgehogfromnotochordandrePnoicacidfromsomitesàFloorplatecellsofneuraltubeàshhgradientàCelldifferenPaPon
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Experimentosdedissociaçãocelular1989-GrunzandTacke
O que determina a padronização rostro-caudal?
Resposta embrionária
Ectoderm
Ectoderm
Ectoderm
Explante de Mesoderma
Ectoderm
Rostral
Caudal
Midbrain
Midbrain
Nível RC do segundo eixo
Existem sinais rostro-caudais que se sobrepõe à indução neural? Otto Mangold´s experiment
Modified from Stern, C.D., 2001. Nature reviews. Neuroscience, 2(2), pp.92–8.
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Lupo, G., Harris, W. a & Lewis, K.E., 2006. Nature reviews. Neuroscience, 7(2), pp.103–14.
PADRONIZAÇÃO DORSO-VENTRAL DO TUBO NEURAL
InibiçãodoReceptorBMP• HemmaP-BrivanlouandMelton,whoreportedin1994-inhibiPonoftheacPvinIIreceptor
TheacquisiPonofaneuralidenPtybyectodermalcellsintheabsenceofinstrucPvesignalingformsthebasisofthe‘neuraldefault’model
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Embryonicstemcellsandthedefaultmodelforneuralinduction
h(p://learningobjectsdev.wesleyan.edu/neurulaPon/animaPon/final_orange.mov