neurulação e crista neural
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Neurulaçãoecristaneural
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Tópicosatratarnaauladehoje:
Neurulação
• Origensevolutivosdaneurulação
• Processodeneurulaçãonarã,galinha,ehumano
• PadronizaçãodoseixosAPeDVdotuboneural
• DiferenciacãoneuralnoSNC
CristaNeural
• Perspectivahistórica
• Multipotencialidadedacristaneural
• Migraçãodacristaneural
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Ausênciadaneurulação;porempresenciadeprogramaconservadodaneurogênese.
Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios
CristaNeural
?
Tubonervosodorsal?
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Desenvolvimentodosistemanervosodeouriços:larva
Garneretal.2016
Garneretal.2016
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Desenvolvimentodosistemanervosodeouriços:adultos
Warneretal.2012
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Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios
CristaNeural
?
Tubonervosodorsal?
Neurulação?
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Desenvolvimentodosistemanervosodehemicordados
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Formeryetal.2019
Miyamoto&Wada,2013
Miyamoto&Wada,2015
Evoluçãodaneurulação
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Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios
CristaNeural
?
Tubonervosodorsal?
Neurulation
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Derivativosdaectoderme
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Derivativosdaectoderme
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Neurulaçãoemanfibios
Ospasosdaneurulação:(1) induçãodaplacaneural(2) formaçãodaplacaneural(3) dobramentodaplacaneuralpara
formarosulco(4) fechamentodosulcoparaformaro
tuboneural.
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Neurulaçãoemgalinha
Ospasosdaneurulação:(1) induçãodaplacaneural(2) formaçãodaplacaneural(3) dobramentodaplacaneuralpara
formarosulco(4) fechamentodosulcoparaformaro
tuboneural.
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Neurulaçãoemgalinha
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Neurulaçãoprimáriaemgalinha
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Neurulaçãosecundáriaemgalinha
Duband,2010
Regiãocaudaldoembryodegalinhade25somitos
ShimokitaTakahashi,2011
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Neurulaçãoemgalinha
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Rostralneuropore
Caudalneuropore
Week3 Week4
Neurulaçãoemhumano
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ANENCEPHALYSpinabifidaocculta
Cerebrospinalfluid
Nervoustissue
Spinabifidacystica
3.Myeloschisis
SPINABIFIDA
1.Meningocele 2.Meningomyelocele
Ácidofólicoreduceaincidênciademãoformaçõesdotuboneuralem~70%
Defeitosnofechamentodotuboneuralemhumanos
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Padronizaçãodoseixosdotuboneural
A
P
D
V
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Ralluetal.2002
Dubuqetal.2018
EspecificaçãodoeixoAPdotuboneural
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Mouse 10 days. http://www.med.unc.edu/embryo_images/
Rombomeros no metencéfalo e myelencéfalo.
EspecificaçãodoeixoAPdocérebro
Noto
Andrews&Nowakowski,2019
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Retençãodocrecimentofetaldocérebroemhumanos
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EspecificaçãodoeixoDVdotuboneural
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Neuroniosmotores
Neuroniossensoriais
EspecificaçãodoeixoDVdotuboneural
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Morfologiadeumneuronio
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Mielinizaçãonosistemanervosoperiféricoecentral
OsoligodendrócitoscontribuemcomamilinizaçãonoSNC,enquantoascélulasdeSchwanncontribuemnoSNP.
Veiadoladodereitoogrãodemielinizaçãoqueaconteceduranteaadolescência.
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Neuroepiteliogerminativodotuboneural
Neuroblastos(célulastroncoepiteliais)proliferamnacamadamaisventriculardotuboneural
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Interaçãoglianeuronio
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BMP
SHH
Substância branca Neocortex
EstratificaçãoediferenciaçãoneuronalnoSNC
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Ekonomouetal.2008
Célulastroncomultipotentesnocerebrohumano
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Derivativosdaectoderme
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Wilhelm His (Basel 1831-1904), fundador da histologia e do micrótomo
1868 descreve a crista neural como "Zwischenstrang" entre a placa neural e a ectoderme não neural, e a chamo de crista ganglionar.
Sven Hörstadius (Estocolmo 1898-1996), estabelece o termo morfógenos
1950 faz uma grande revisão da crista neural em anfíbios
James Weston (nacido nos EUA) e Par Chibon (nacido em França, sem foto)
Nos anos 1960s usam isótopos radioativos em galinha (Weston) e em salamandra (Chibon) para descobrir diferentes destinos de células da crista neural.
Nicole Le Dourin (nacida em França)
Nos anos 1960s usou isótopos radioativos e desenvolveu a técnica de quimeras codorna/galinha para acompanhar os destinos celulares da crista neural.
HistóriadaCristaNeural
Milestone2(1929):Takingaleaffromthebookofcellfate
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DerivadosdaCristaNeural
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Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios
CristaNeural
?
Tubonervosodorsal?
CristaNeural?
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‘Células semelhantes à crista neural’ em ascídias
Stolfietal.,2015
Modelodaevoluçãodacrestaneuralemvertebrados:
(bipolar tail neurons)
Asascidiascontemcélulasnabordadaplacaneuralquesediferenciamemdestinossemelhantesàscélulasdacristaneural,masnãotemamultipotencialidadedacristadevertebrados(Stolfietal.2015).
UmgrupodecélulaslateraisdotroncoqueexpressamomarcadordecristaneuralHNK-1foramreportadasemteracapacidademigratória(Jefferyetal.2008).
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Origensevolutivosdaneurulaçãoecristaneuralemdeuterostômios
CristaNeural
?
Tubonervosodorsal?
CristaNeural
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ACristaNeural:origemembrionário
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ACristaNeural:migraçãoederivados
Cristaneuralcraniana-cartilagem,osso,neurônioscranianos,gliaetecidoconjuntivodafaceCristaneuralcardíaca-melanócitos,neurôniosdacartilagemetecidosconjuntivosCristaneuraldotronco-gânglioscontendoneurôniossensoriais,gângliossimpáticos,medulaadrenal,neurôniosaoredordaaortaCristaneuralvagalesacral-gângliosparassimpáticosdointestino
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ACristaNeural:migraçãoederivados
Cristaneuralcraniana-cartilagem,osso,neurônioscranianos,gliaetecidoconjuntivodafaceCristaneuralcardíaca-melanócitos,neurôniosdacartilagemetecidosconjuntivosCristaneuraldotronco-gânglioscontendoneurôniossensoriais,gângliossimpáticos,medulaadrenal,neurôniosaoredordaaortaCristaneuralvagalesacral-gângliosparassimpáticosdointestino
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Célulasdacrestaneuraldecamondongo,marcandoaexpressãodeβ-galactosidase
ACristaNeural:migraçãocraniana
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ACristaNeural:migraçãocraniana
Kulesaetal.2011
Célulasdacristaneuralcranianaestãoespacialmentedistribuídasaolongodoeixorostrocaudal(A->P)emigramlongasdistânciasdesdearegiãodorsaldotuboneuralatéacabeçaearcosbranquiais.
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Derivadocraniofaciaisdacristaneuralemvertebrados
Adameyko&Fried,2016
Sapo:Ave:
Humano:
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ACristaNeural:migraçãoederivados
Cristaneuralcraniana-cartilagem,osso,neurônioscranianos,gliaetecidoconjuntivodafaceCristaneuralcardíaca-melanócitos,neurôniosdacartilagemetecidosconjuntivosCristaneuraldotronco-gânglioscontendoneurôniossensoriais,gângliossimpáticos,medulaadrenal,neurôniosaoredordaaortaCristaneuralvagalesacral-gângliosparassimpáticosdointestino
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HNK-1
RhoB
HNK-1marcacélulasdacristaneuralemmigração
RhoB-polimerizaaactinaparaestabelecerocitoesqueletoemicrofilamentosparamigração
ACristaNeural:migraçãonotronco
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(Slug+RhoB)(perda de cadherina N)
(expressão de integrina α4β1)
(expressão de HNK-1)
Slug-dissociaasjunçõescelularescompactasdoepitéliodacristaneural
RhoB-polimerizaaactinaparaestabelecerocitoesqueletoemicrofilamentosparamigração
CaderinaN-aodiminuir,ascélulassedissociam(ére-expressacomagregaçãoparaformarosgângliosdaraizdorsalesimpática)
Iα4β1regulaaadesãoemigraçãodecélulasdacristaneuraldelongoprazoemmoléculasdematrizextracelular
HNK-1proteínadeadesãocelularquemarcaascélulasdacristaneuralemmigração
ACristaNeural:migraçãonotronco
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1) Promueve migración: fibronectina, laminina, tenascina, colageno y proteoglucanos, trombospondina (esclerotoma anterior)
2) Impide migración: efrinas (esclerotoma posterior)
ACristaNeural:migraçãonotronco
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HNK-1 (amarillo)
ACristaNeural:migraçãonotronco
Rota1:Cristaneuralmigraventralmenteatravésdoesclerotomanaregiãoanteriordosomita
Rota1:Cristaneuralmigradorsalmenteacimadodermamiotomanaregiãoposteriordosomita
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ACristaNeural:migraçãonotronco
Celulasdacristaneuralmigrandoatravésdoesclerotomaanterior
HNK-1
Ephrinevitaamigraçãodacristaneural
Esclerotomaanterior
Esclerotomaposterior
HNK-1
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ACristaNeural:célulasmultipotentes
Fatoresparácrinosencontradosnoambienteduranteamigraçãodeterminaramodestinodacéluladacristaneuralqueémultipotente.
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Conclusões• Aspectos comparativos do desenvolvimento neural em equinodermos e hemicordados: (a) em
equinodermos a neurogênese acontece em regiões específicas da ectoderme e os neurôniospassamporumasequenciadediferenciaçãoprevisível;(b)emhemicordadoseventosmorfológicossemelhantesàneurulaçãoacontecemnaregiãodocolarinhoesãoinduzidospelobordadorsaldaendoderme(emausênciadenotocorda).
• Os pasos da neurulação primária: i. indução da placa neural, ii. formação da placa neural, iii.dobramento da placa neural para formar o sulco, iv. fechamento do sulco para formar o tuboneural.
• A neurulação secundaria acontece na região lumbar (posterior) por agregação de precursoresmesenquimaisqueformamumtubosólido,seguidapelaaperturadacavidadeinterior.
• O fechamento da neurulação pode acontecer do lado anterior ao posterior (galinha), ou no meioexpandidoofechamentodadobradiçaparaosdoislados(mamíferos).
• O eixo DV do tubo neural determina regiões que induzem neurônios sensoriais do lado dorsal eneurôniosmotoresdoladoventral(sinaisdeindução:BMP,shh).
• O eixo AP do tubo neural determina as distintas regiões do cerebro e a médula espinhal (sinais deindução:Wnts,FGF,RAdo ladoposterior;eexpressãogênicade fatoresde transcrição, incluindogenesHox)
• OSNCseregionalizaoformacamadasdediferenciaçãoneuronal.• Célulassemelhantesacristaneuralestãolocalizadosnabordadaplacaneuralemtunicados(ascidias).• AcristaneuralseoriginanabordadaplacaneuraledependendodaregiãonoeixoAP,ascontribuções
dacristasãonumerosas:esqueleto,dentes,célulastiróides,musculatura,gânglios,etc.• Ascélulasdacristaneuraltemacapacidadedemigrardistânciaslongaspormeiodesinaiscomplexas.